Джозеф Остин Чемберлен родился 16 октября 1863 в Бирмингеме (Великобритания). Учился в школе Рагби и позже в Тринити-колледже (Кембридж), где получил в 1885 году ученую степень. Посещал лекции в парижской Школе политических знаний. Год учился в Германии. В 1888 году вернулся в Англию.
Быстро сделал карьеру: в 1888 году был избран в парламент от округа Ист-Вустершир близ Бирмингема; в 1892 стал парламентским организатором партии; в 1895 – лордом Адмиралтейства; в 1900 – финансовым секретарем Казначейства; в 1902 году – министром почты; в 1903 году – министром финансов (канцлером казначейства).
В 1906 году Чемберлен женился на Айви Мьюриэл, у них родились два сына и дочь.
В коалиционном правительстве, сформированном в 1915 году, Чемберлен стал министром по делам Индии. Через два года подал в отставку, вскоре вернувшись в новый коалиционный кабинет, сформированный Ллойд Джорджем, и был вновь назначен канцлером Казначейства. В 1924 году он стал министром иностранных дел в правительстве Стэнли Болдуина.
23 февраля 1927 года направил советскому правительству ноту, обвиняющую СССР в ведении «антибританской пропаганды». Нота предупреждала, что продолжение такой политики неизбежно повлечёт «аннулирование торгового соглашения, условия которого так явно нарушались, и даже разрыв обычных дипломатических отношений».
В ответ получил советскую пропагандистскую кампанию под лозунгом «Наш ответ Чемберлену». Разрыв дипломатических отношений Англии с Советским Союзом не был поддержан правительствами других великих держав.
В 1925 году Чемберлен стал лауреатом Нобелевской премии мира.
В отставку ушел в 1931 году, но продолжал политическую деятельность. В числе прочего, он предупреждал об угрозе со стороны нацистского правительства Гитлера. В это же время им было написано несколько книг.
Чемберлен славился теплотой и общительностью, которые снискали ему горячую любовь многочисленных друзей.
Скончался в Лондоне от апоплексического удара 16 марта 1937 года.