चंद्रशेखर सर चंद्रशेखर वेंकट रमन के भतीजे थे, जिन्होंने 1930 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार जीता था। चंद्रशेखर ने प्रेसीडेंसी कॉलेज, मद्रास विश्वविद्यालय और ट्रिनिटी कॉलेज, कैम्ब्रिज में शिक्षा प्राप्त की थी। 1933 से 1936 तक उन्होंने ट्रिनिटी में एक पद ग्रहण किया।

1930 के दशक की शुरुआत में, वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला था कि अपने सभी हाइड्रोजन को हीलियम में बदलने के बाद, तारे अपनी ऊर्जा खो देते हैं और अपने गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में सिकुड़ जाते हैं। ये तारे, जिन्हें सफ़ेद बौने तारे के रूप में जाना जाता है, पृथ्वी के आकार के लगभग सिकुड़ जाते हैं, और उनके घटक परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन और नाभिक अत्यधिक उच्च घनत्व की स्थिति में संकुचित हो जाते हैं। चंद्रशेखर ने वह निर्धारित किया जिसे चंद्रशेखर सीमा के रूप में जाना जाता है – कि सूर्य के 1.44 गुना से अधिक द्रव्यमान वाला तारा सफ़ेद बौना नहीं बनता है, बल्कि इसके बजाय लगातार ढहता रहता है, सुपरनोवा विस्फोट में अपने गैसीय आवरण को उड़ा देता है, और न्यूट्रॉन तारा बन जाता है। इससे भी अधिक विशाल तारा लगातार ढहता रहता है और ब्लैक होल बन जाता है। इन गणनाओं ने सुपरनोवा, न्यूट्रॉन सितारों और ब्लैक होल की अंतिम समझ में योगदान दिया। चंद्रशेखर 1930 में इंग्लैंड की अपनी यात्रा पर सीमा के विचार के साथ आए। हालाँकि, उनके विचारों को विशेष रूप से अंग्रेजी खगोलशास्त्री आर्थर एडिंगटन से कड़ा विरोध मिला, और आम तौर पर स्वीकार किए जाने में कई साल लग गए।

चंद्रशेखर शिकागो विश्वविद्यालय के कर्मचारियों में शामिल हो गए, खगोल भौतिकी के सहायक प्रोफेसर (1938) से मॉर्टन डी. हल खगोल भौतिकी के प्रतिष्ठित सेवा प्रोफेसर (1952) तक पहुंचे, और 1953 में अमेरिकी नागरिक बन गए। उन्होंने तारकीय वायुमंडल में विकिरण द्वारा ऊर्जा हस्तांतरण और सौर सतह पर संवहन पर महत्वपूर्ण कार्य किया। उन्होंने ब्लैक होल के गणितीय सिद्धांत को विकसित करने का भी प्रयास किया, जिसका वर्णन द मैथमेटिकल थ्योरी ऑफ़ ब्लैक होल्स (1983) में किया गया है। चंद्रशेखर को 1953 में रॉयल एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी का स्वर्ण पदक, 1962 में रॉयल सोसाइटी का रॉयल मेडल और 1984 में रॉयल सोसाइटी का कोपले मेडल प्रदान किया गया। उनकी अन्य पुस्तकों में एन इंट्रोडक्शन टू द स्टडी ऑफ स्टेलर स्ट्रक्चर (1939), प्रिंसिपल्स ऑफ स्टेलर डायनेमिक्स (1942), रेडिएटिव ट्रांसफर (1950), हाइड्रोडायनामिक एंड हाइड्रोमैग्नेटिक स्टेबिलिटी (1961), ट्रुथ एंड ब्यूटी: एस्थेटिक्स एंड मोटिवेशन्स इन साइंस (1987) और न्यूटन्स प्रिंसिपिया फॉर द कॉमन रीडर (1995) शामिल हैं।