Formée à l’École Pierre Debauche, Chloé Réjon intègre à 19 ans la troupe de la Comédie de Reims dirigée par Christian Schiaretti. Pendant trois ans elle y joue Calderón, Pirandello, Brecht, Vitrac, Witkiewicz, Vinaver, Badiou. Entre 1995 et 1998 elle poursuit sa formation au Conservatoire national supérieur d’art dramatique. Elle travaille par la suite avec Bernard Sobel, Catherine Marnas, Philippe Calvario, Jean-Louis Benoit, Christian Rist, Sandrine Anglade, Juliette Deschamps, Philippe Mentha, Benoit Lambert, Richard Brunel et Simon Abkarian.
En 2009 elle commence une collaboration régulière avec Stéphane Braunschweig. Parmi les grands rôles qu’elle joue sous sa direction, au théâtre national de la Colline puis à l’Odéon-théâtre de l’Europe, on peut citer : Nora dans Une maison de Poupée de Ibsen, le rôle-titre dans Lulu de Wedekind, Lady Macbeth dans Macbeth de Shakespeare, l’Inconnue dans Comme tu me veux de Pirandello, Eriphile dans Iphigénie et Hermione dans Andromaque de Racine, Arkadina dans La Mouette de Tchekhov. Elle joue également dans quatre pièces de l’auteur norvégien Arne Lygre.
Pour la télévision, elle est la voix d’une cinquantaine de documentaires (notamment de Hugues Nancy, Emmanuelle Nobécourt, Elisabeth Kapnist, Virginie Linhart, Marie-Christine Gambart, Tania Rakhmanova, Frédéric Brunnquell…), et elle incarne le personnage de Céleste Albaret dans le film de Elisabeth Kapnist Céleste et Monsieur Proust.