Après des études au lycée Henri-IV et à l'École Supérieure de Commerce de Paris, Chatrier entame sa carrière professionnelle dans le secteur bancaire. Il travaille notamment pour Banque Indosuez et Caisse des Dépôts et Consignations.
Cependant, son grand amour pour le tennis l'amène à se consacrer à plein temps à cette passion. En 1985, il est élu au Comité Directeur de la FFT où il préside les Commissions Tennis de Table et Beach-Tennis. Il devient ensuite directeur adjoint des tournois du Grand Chelem Roland-Garros en 1990, puis en 1995, directeur général de l'épreuve parisienne.
En 2000, il est élu président de la FFT et occupe cette fonction jusqu'en juin 2017. Sous sa présidence, le tennis français connaît une période de croissance et de réussite avec les victoires de joueurs emblématiques comme Amélie Mauresmo, Marion Bartoli, Jo-Wilfried Tsonga, Richard Gasquet et, plus récemment, les titres de Roland-Garros remportés par les françaises Iga Świątek (2020) et Coco Gauff (2021).
Au niveau international, Chatrier a présidé la Fédération Internationale de Tennis de Table (ITTF) de 2005 à 2009. Il est également membre de plusieurs instances dirigeantes internationales du tennis comme le Conseil International des Arbitres de Tennis (CTA), le Comité Exécutif de la Fédération Internationale de Tennis (AITF) et la Commission de l'Arbitrage de la Fédération Internationale de Tennis (ATF).
En outre, Chatrier est membre du Conseil Supérieur des Sports français, membre élu au Comité Olympique Français (COF), et administrateur délégué à la Chambre de Commerce et d'Industrie de Paris.
Philippe Chatrier est également un philanthrope engagé dans plusieurs associations caritatives telles que l'Association Française contre les Myopathies, la Fondation des Banques Populaires pour l'Enfance et la Fondation du Prince Albert II de Monaco.