נולד בברמינגהאם לג'וזף צ'מברלין, תעשיין ופוליטיקאי שהיה ראש עיריית ברמינגהם, חבר הפרלמנט הבריטי ושר בממשלתה. אמו, הארייט, מתה בעת לידת אחותו ביאטריס. מאוחר יותר נשא ג'וזף את אחייניתה של הארייט, פלורנס והביא עמה עוד ארבעה ילדים, אחד מהם, נוויל, היה לראש ממשלת בריטניה בשנת מותו של אוסטן.
בשנת 1888 שב לבריטניה וב-1892 נבחר כחבר פרלמנט מטעמה של מפלגתו של אביו, המפלגה הליברלית-יוניוניסטית.[1] בתחילת דרכו היה שרוי בצלו של אביו אך התבלט בכוחות עצמו בהתמדה. בין 1895 ל-1900 כיהן כלורד הראשון של האדמירליות וב-1903 היה לשר האוצר של בריטניה תחת ראש הממשלה 1903 ארתור ג'יימס בלפור. עם פרישת אביו ב-1906 היה צ'מברלין למנהיגה-למעשה של המפלגה, שספגה מפלה כבדה בבחירות. כאשר הוצעה לו ב-1911, לאחר פרישת בלפור, מנהיגות המפלגה השמרנית, ויתר צ'מברלין לאנדרו בונאר לואו, פעולה שאמנם הרחיקה אותו מעמדת מנהיגות, אך הצליחה לחזק את הברית הפוליטית בין שתי המפלגות.
ב-1924 מונה לשר החוץ של בריטניה בממשלתו של סטנלי בולדווין. הישגו העיקרי כשר חוץ היה בהצלחתו להוביל לחתימתם של הסכמי לוקרנו שנידונו בלוקרנו שבשווייץ ב־5–16 באוקטובר 1925 ונחתמו רשמית בלונדון ב־1 בדצמבר. את הדרך לדיונים על ההסכמים פתח בנאומו בפני חבר הלאומים בו קבע שיש לפתור סכסוכים דיפלומטיים בדרך של "הסכמים מיוחדים לפתרון צרכים מיוחדים" ("making special arrangements in order to meet special needs").[2] יחד עם שר החוץ הגרמני, גוסטב שטרזמן ועמיתו הצרפתי אריסטיד בריאן, הצליח בולדווין לקיים ועידה פורה שהניבה שורת הסכמים שקבעו את גבולות גרמניה והצליחו לפוגג את המתיחות בין גרמניה מחד וצרפת ובלגיה מאידך בחבל הרוהר והבטיחו ערובה בריטית ליציבותם. כן נחתמו הסכמים שביצרו את חוזי ההגנה של פולין וצ'כוסלובקיה עם צרפת. לצ'מברלין הוענק תואר אביר מסדר הבירית והוא זכה, יחד עם צ'ארלס דוז האמריקאי בפרס נובל לשלום, כן הופיע ב-30 בנובמבר 1925 על שער גיליון טיים מגזין. בריאן ושטרזמן זכו בפרס שנה לאחר מכן. הדחיפה הבריטית להסכמי לוקרנו נבעה מראשית מדיניות של פיוס כלפי גרמניה, מתוך מטרה לקרב בין צרפת לגרמניה, צעד שעתיד לגרום לצרפתים ולגרמנים ליצור אינטרסים משותפים במסגרתם תסכים צרפת להחליש את תמיכתה בפולין וצ'כוסלובקיה, צעד שיביא להסכמתן למסור את שטחים "גרמניים" (חבל הסודטים, המסדרון הפולני ודנציג) לגרמניה בדרכי שלום ובכך להוביל את אירופה לשלום יציב. צ'מברלין פרש ממשרתו ב-1929. למעט גיחה קצרה חזרה לממשלה כלורד הראשון של הימיה בממשלת רמזי מקדונלד לא שב עוד למשרת שר. ב-1935 המליץ על אנתוני אידן למשרת שר החוץ שהוצעה לו.
בניגוד לאחיו למחצה, היה צ'מברלין הדמות הציבורית הראשונה בבריטניה שזיהה את הסכנה הנשקפת מגרמניה הנאצית וביקש להפוך את המאבק בהיטלר למדיניות עיקרית.[3] כבר ב-10 באפריל1933, פחות משלושה חודשים לאחר עליית הנאצים לשלטון, קרא צ'מברלין להיטלר לעצור את רדיפת היהודים.[4] הוא נחשב גם לתומך בציונות.[5] יחד עם לאופולד אמרי ווינסטון צ'רצ'יל, ניהל מערכה פרלמנטרית נגד הנאציזם ונגד מדיניות של פיוס עם גרמניה הנאצית.
צ'מברלין מת בן 73, עשרה שבועות לפני שאחיו-למחצה, נוויל צ'מברלין, שהיה בעל עמדות שונות בתכלית בנושא מדיניות החוץ, נכנס לכהונת ראש ממשלת בריטניה.