Unter dem Namen Calogero Lorenzo Palminteri erblickte Chazz 1952 im New Yorker Stadtteil Bronx das Licht der Welt. Seine Großeltern stammen aus dem italienischen Sizilien, kamen jedoch schon 1910 in die USA. Bevor er als Schauspieler Erfolge feiern konnte, arbeitete Chazz Palminteri als Türsteher zusammen mit Dolph Lundgren und trat in Off-Broadway-Stücken auf. Am renommierten "The Actor's Studio" von Lee Strasberg studierte Chazz Palminteri Schauspielerei.
Den Durchbruch in seiner Schauspielkarriere schaffte Chazz Palminteri 1988 mit seinem selbstgeschriebenen Theaterstück "In den Straßen der Bronx", welches 1993 mit ihm und Robert De Niro in den Hauptrollen verfilmt wurde. Der Mord in dem Stück basiert auf wahren Ereignissen: Chazz Palminteri hatte ihn beobachtet. Auch der Film "Der Hochzeitstag" (1995) basiert auf einem von Chazz Palminteri geschriebenen Theaterstück. Beim Film "Noel" (2004) führte der Schauspieler erstmals auch Regie.
Des Weiteren stehen im Steckbrief des Schauspielers Auftritte in TV-Serien wie "Polizeirevier Hill Street" (1986), "Kampf gegen die Mafia" (1989) oder "Matlock" (1987). Im Film "Bullets Over Broadway" (1994) spielte Chazz Palminteri zusammen mit John Cusack und Dianne West. Für seine Rolle in "Die üblichen Verdächtigen" (1995) neben Kevin Spacey und Benicio del Toro wurde Chazz Palminteri für den "Oscar" und den "Screen Actors Guild Award" nominiert, gewinnen konnte er dann den "Independent Spirit Award" und den "Sant Jordi Award". Passend zu seinen italienischen Wurzeln übernahm Chazz Palminteri 1999 im Film "Falcone - Im Fadenkreuz der Mafia" die Rolle des Giovanni Falcone. Seit 2010 tritt Chazz Palminteri immer wieder in der Anwaltsserie "Rizzoli und Isles" auf.
1992 heiratete der Schauspieler seine Ehefrau Gianna Ranaudo. Das Paar hat zwei gemeinsame Kinder.