Chamberlin föddes i Joliet i Illinois, ett av sex barn.[2] Hans far och äldre bror Paul spelade båda i jazzband; fadern som klarinettist och Paul som trummis, numera i det lokala rockbandet Chasing Amy.[3][1]
Chamberlin flyttade hemifrån när han var 15 år[6] och började spela i olika lokala band.[2] Fastän hans tidiga musikkarriär visade sig vara lönsam pressade fadern honom till högskolestudier. 1994 berättade Chamberlin att han hade varit ifrån sin far i sju år.[6] Efter tre år med gruppen JP and the Cats hoppade Chamberlin av och arbetade en tid som snickare tillsammans med sin svåger.[2] Inom kort blev han medlem i The Smashing Pumpkins.
The Smashing Pumpkins
Chamberlin spelade med The Smashing Pumpkins från starten 1988 fram till USA-turnén för skivan Mellon Collie and the Infinite Sadness i juli 1996, då han sparkades. Anledningen till avskedandet var att han och Jonathan Melvoin, gruppens dåvarande turné-keyboardist, tog heroin en kväll varpå Melvoin överdoserade och dog. Detta var en kulmen på Chamberlins drogmissbruk, som hållit på ett tag.[7]
1999 återvände Chamberlin till The Smashing Pumpkins där han hann spela på deras två sista skivor, Machina och Machina II innan bandet splittrades år 2000. Året efter bildade han och Billy Corgan (också från The Smashing Pumpkins) bandet Zwan, som dock splittrades efter bara två år. Senare bildade Chamberlin bandet The Jimmy Chamberlin Complex som år 2004 gav ut debutskivan Life Begins Again på etiketten Sanctuary. År 2006 gjorde han tillsammans med Billy Corgan comeback med The Smashing Pumpkins som de enda originalmedlemmarna i gruppen. Bandet gav 2007 ut skivan Zeitgeist. I mars 2009 meddelade Jimmy Chamberlin att han hoppar av The Smashing Pumpkins för att satsa helhjärtat på sitt eget projekt The Jimmy Chamberlin Complex.
I början av 2010 meddelades att Jimmy Chamberlins nya band Skysaw (som nyligen bytt namn från This) har en ny hemsida uppe. Bandet består förutom Chamberlin av Mike Reina och Anthony Pirog. Deras första fullängdare kommer att släppas på Dangerbird Records den 21 juni 2011.