Coleman rejoint les rangs professionnels à l'issue de la Il draft du 5 juin2008 au cours de laquelle il est sélectionné par les Cubs de Chicago au quinzième tour[3]. Il signe son premier contrat professionnel le 12 juin 2008.
Il passe deux saisons en Ligues mineures comme lanceur partant[4], avant d'effectuer ses débuts en Ligue majeure le 2 août2010 comme lanceur de relève. Le 18 août, il débute sa première partie au plus haut niveau. Il quitte le jeu après quatre manches et un tiers et est crédité du revers dans une défaite de 5-1 des Cubs face aux Padres de San Diego[5]. Le 23 août, lors de son second match comme lanceur partant en Ligue majeure, il brille au monticule pour remporter sa première victoire en carrière, alors qu'il n'accorde que trois coups sûrs aux Nationals de Washington en six manches et un tiers lancées[6]. Il remporte 4 victoires contre 2 défaites avec une moyenne de points mérités de 4,11 en 57 manches lancées pour les Cubs en 2010. Huit de ses dix sorties sont comme lanceur partant.
En 2011, il dispute 19 matchs avec Chicago, amorçant 17 parties et ajoutant deux apparitions en relève. Sa moyenne de points mérités est cependant très élevée : 6,40 en 84 manches et un tiers lancées. Il ne remporte que 3 victoires, contre 9 défaites.
En 17 matchs et 24 manches et un tiers lancées en 2012 pour les Cubs, Coleman encaisse deux défaites et présente une moyenne de points mérités de 7,40.
Le 17 décembre 2015, il signe un contrat des ligues mineures avec les Mariners de Seattle[7].
Famille
Casey Coleman est le fils de Joe Coleman, un lanceur évoluant en Ligue majeure de 1965 à 1979, et le petit-fils d'un autre ancien lanceur, aussi nommé Joe Coleman, qui joue en MLB de 1942 à 1955.
Casey est le quatrième joueur de troisième génération à jouer dans les majeures[8], mais est le premier lanceur à atteindre les grandes ligues en ayant été précédé d'un père et d'un grand-père qui étaient aussi tous deux lanceurs[9].