Né à Fontenay-le-Mahieu en France, il entama sa carrière professionnelle dans le laboratoire d'Anselme Payen au musée national d'histoire naturelle de Paris, où il travailla pendant près de vingt ans. En 1824, il fut nommé professeur à l'École nationale supérieure des beaux-arts et en 1830, il devint inspecteur général de la manufacture royale des Gobelins et, ainsi, occupa également un poste au sein du ministère de l'Intérieur.
Chevreul est surtout connu pour ses travaux sur les colorants. Il révéla que le rouge de cobalt est composé d'oxyde de cobalt et de sels de potassium, découvrit la nature des colorants de la sanguine et des lacs, et identifia les principaux constituants de la soie à teinture. En 1839, il publia un article, intitulé "De la loi du contraste simultané des couleurs", où il décrivait pour la première fois le phénomène psychologique par lequel une couleur peut influencer de manière importante la perception d'une autre couleur voisine.
Chevreul est également connu pour son travail sur les colorants naturels, tels que l'indigo et l'erismanthre, qui servent encore aujourd'hui dans l'industrie des teintures. Il publia un livre intitulé "Mémoires de chimie, concernant la teinture des soies et des étoffes à figures" en 1845.
En 1859, il devint membre étranger de l'Académie nationale des sciences des États-Unis. Chevreul fut nommé comte de l'Empire par Napoléon III et décédé le 27 décembre 1889 à Paris à l'âge de 103 ans, ce qui fait de lui un des hommes les plus âgés de son époque.
Chevreul a apporté une contribution importante à la science en déterminant et en expliquant les propriétés chimiques des colorants. Ses travaux sont toujours considérés comme fondamentaux dans le domaine des teintures et de la colorimétrie.