Après un premier apprentissage du piano classique puis du jazz en autodidacte, Chloé Cailleton intègre le Conservatoire de Nantes puis le Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris. Ses nombreuses collaborations (Ricardo Del Fra, Stéphane Belmondo, Baptiste Trotignon, Rick Margitza, Glenn Ferris, Emmanuel Bex, David Chevallier, Jozef Dumoulin, Andy Emler, Jocelyn Mienniel, Philippe Baden Powell, Anne Pacéo, Léonardo Montana, Ibrahim Maalouf ), sa contribution aux Voices Messengers pendant dix ans, ou ses participations aux projets de la pianiste Leila Olivesi, Pierre De Bethmann au sein du Medium Ensemble, du Grand Orchestre du trompettiste Jean Loup Longnon, d'Alban Darche (Queen Bishop, Orphicube), Guillaume Hazebrouck (Compagnie Frasques), Dibbouk (création théâtre de l’Apostrophe Cergy), ou encore de l’Orchestre national de jazz pour célébrer les 100 ans de la naissance du violoniste et compositeur André Hodeir, font de Chloé Cailleton un électron libre hyperactif. Menant de front plusieurs orchestres actifs (Trio Paloma, La Baronne Bleue, Le Vanneau Huppé) elle fonde le Collectif Spatule avec une dizaine d'artistes pluridisciplinaires nantais. Puisant son inspiration dans la poésie contemporaine elle poursuit l’écriture de textes à chansons, en collaborant avec d’autres auteurs et compositeurs.
Elle enseigne actuellement le chant à l'Ecole de Musique de St Sébastien sur Loire dont elle dirige également le big band, et est titulaire du Certificat d'Aptitude Jazz obtenu au CNSM de Lyon. Elle mène en parallèle de son investissement constant dans le monde du jazz, de nombreux projets d'action culturelle au sein d’établissements et institutions (direction de choeur, masterclasses, théâtre musical, formations). Elle intervient également auprès des étudiants chanteurs du Centre des Musiques Didier Lockwood et encadre le stage de jazz au festival de Marciac.
En mai 2021, le Ministère de la Culture la nomme Chevalière des Arts et des Lettres.
Elle donne de la voix à sa passion, une virtuosité, de la drôlerie... On peut être assez fou de cette femme timbrée, qui déploie plusieurs timbres avec jubilation. Michel Contat, Télérama
Chloé a cette capacité extraordinaire de savoir ce qu’est une section de cuivres et de chanter, comme on dit, dans les lignes. Pierre de Bethmann