Chamisso nasceu na França, no château Boncourt, em Champagne e foi batizado com o nome Louis Charles Adélaïde de Chamissot. Expulsa pela Revolução Francesa, a família fugiu pela Holanda até se estabelecerem por curto espaço de tempo em Berlim, onde Chamisso estudou no Collège Français de Berlin. Em 1796 tornou-se pajem de Luise Friederike von Preußen. O jovem Chamisso, então, alistou-se no regimento de infantaria prussiano em 1798, onde tornou-se tenente em 1801 - então nomeava a si mesmo Ludwig von Chamisso. Sua família retornou à França, ele, porém, permaneceu na Alemanha e seguiu na carreira militar.
Fundou, em 1803, o Berliner Musenalmanach, com Varnhagen von Ense, no qual seus primeiros versos foram publicados, estabelecendo sua reputação como poeta.
Após vários revezes e decepções, juntou-se ao círculo de Madame de Staël e a seguiu em seu exílio na Suíça, onde começou a se dedicar à pesquisa botânica.
Em 1815, conseguiu o posto de botânico na expedição náutica russa Rurik, comandada por Otto von Kotzebue. Seu diário de viagem dá deliciosos relatos da expedição. Após seu retorno, em 1818, conseguiu um cargo no jardim botânico de Berlim e foi aceito como membro da Acadêmia de Ciências.
Ele morreu em Berlim aos 57 anos.