Chloë Grace Moretz comenzó su carrera en la industria del entretenimiento a la tierna edad de cinco años en la ciudad de Nueva York como modelo nacional en muchos anuncios impresos y de televisión. A la edad de seis años se trasladó con su familia a Los Ángeles donde su carrera tomó un giro hacia el teatro.
Poco después de mudarse a California, Moretz obtuvo un papel no habitual en la serie de la CBS "The Guardian" con Simon Baker, en la que tuvo la buena suerte de ser dirigida por Emilio Estevez. Su primera película vino inmediatamente después con THE HEART OF THE BEHOLDER, que obtuvo el Choice Award del Director en el Festival Independiente Bluegrass. Inmediatamente se hizo con un papel principal en la nueva versión de Michael Bay LA MORADA DEL MIEDO junto a Ryan Reynolds y Melissa George.
Después de hacerse con el papel de LA MORADA DEL MIEDO ha aparecido en varias otras películas independientes, además de protagonizar un papel principal en al comedia BIG MOMMA'S HOUSE 2 con Martin Lawrence. También ha trabajado como artista invitada en la comedia de situación "My Name is Earl," "Mujeres Desesperadas de la ABC y "Dirty Sexy Money," protagonizada por Peter Krause y Donald Sutherland.
Además del cine y la televisión, Chloé también ha prestado sus dotes interpretativas para dar vida a la animación a través de su voz. Fue elegida para el papel principal, Darby, en la serie, "My Friends Tigger and Pooh" para Disney Animation. Ademàs ha prestado su voz para la serie animada "The Emperor’s New School."
Su aparición más reciente ha sido en la película de terror de Lionsgate VISIONES junto a Jessica Alba, y pronto la veremos en NOT FORGOTTEN con Paz Vega y Simon Baker.
Moretz hace poco ha concluido su trabajo en la muy esperada adaptación para el cine del cómic de Mark Millar KICK-ASS. La historia retrata los intentos de un chico de quince años por convertirse en un super héroe de la vida real. Moretz interpreta el papel de Hit-Girl, que es una feroz mal hablada de once años y que lucha contra la delincuencia uniéndose a su padre, Big-Daddy, interpretado por Nicholas Cage. La película se estrenará en 2009.