Родилась Хлоя Грейс Моретц 10 февраля 1997 года в Атланте (штат Джорджия). До того, как стать актрисой, работала детской моделью.

Первое появление на телеэкране случилось в двух эпизодах сериала "Защитник" ("The Guardian") в роли Виолетты. Первая кинороль - роль Молли в фильме "Сердце свидетеля" ("Heart of the Beholder", 2005) - истории о семье, которая открыла в 1980-м первый пункт видео-проката. Этот дебют продолжился участием в телекомедии "Семейный план" ("Family Plan", 2005) в роли Янг Чарли. Большой успех пришел к ней, когда она была выбрана на роль Челси Латц в римейке классического хоррора 1979 года "Ужас Амитивилля" ("The Amityville Horror", 2005) с участием Райана Рейнольдса, Мелиссы Джордж и Филиппа Бейкера Холла. То, как Хлоя сыграла дрожащую от ужаса Челси, принесло ей номинацию на премию "Young Artist Award". Затем молодая актриса появляется в экшене Стивена Сигала "Сегодня ты умрёшь" ("Today You Die", 2005).

Продолжаются ее съёмки в телевизионных сериалах - Моретц играет небольшую роль (роль Кэнди Стокер) в хитовом шоу канала NBC "Меня зовут Эрл" ("My Name is Earl"). Персонаж Хлои мечтает стать доктором, но её рехнувшаяся мамаша таскает девочку по конкурсам красоты.

Второе покорение большого экрана - фильм "Дом большой мамочки 2" ("Big Momma's House 2", 2006) с участием Мартина Лоуренса, Нии Лонг и Эмили Проктор, в котором Моретц исполнила роль Кэрри Фуллер. Своей прелестной внешностью и очарованием Хлоя покорила сердца широкой аудитории. Она участвовала в Лос-Анджелесском кинофестивале, представляя несколько фильмов в различных номинациях. Последняя на сегодняшний день работа Хлои - съёмки в фильме "Пипец" ("Kick-Ass", 2009), где она исполняет роль Минди, маленькой наёмной убийцы, обученной собственным отцом, чтобы стать смертоносным оружием.

Во внеурочное время Хлоя ведёт активный образ жизни, занимаясь балетными танцами, играя в баскетбол и плавая в бассейне. Еще молодая звезда любит заниматься гимнастикой, смотреть комедии и играть со своими собачками. Её любимая еда - спагетти, а любимые предметы в школе - химия и математика. У Хлои есть четверо старших братьев и кошка. Молодая актриса мечтает сняться вместе с Риз Уизерспун, Николь Кидман, Наоми Уоттс, Дензелом Вашингтоном и Джонни Деппом.