Лоис Кливленд Чайлз родилась в Хьюстоне, штат Техас. Закончив Техасский университет в Остине, в 1970 году она подписала контракт с агентством Вильгельмины Купер, а два года спустя дебютировала как актриса в фильме «Вместе навсегда». В следующем году она снялась в фильме «Встреча двух сердец» с Барброй Стрейзанд и Робертом Редфордом. Затем она снялась в фильме «Великий Гэтсби» с Редфордом и Миа Фэрроу, а в 1978 году исполнила главную женскую роль в картине «Смерть на Ниле», экранизации одноимённого романа Агаты Кристи.
Лоис Чайлз добилась наибольшей известности благодаря роли доктора Холли Гудхед, девушки Джеймса Бонда, в кинофильме 1979 года «Лунный гонщик». Несмотря на успех её карьера в последующие годы складывалась малоуспешно и актриса исполняла в основном роли второго плана в таких фильмах как «Сладкая свобода» (1986), «Телевизионные новости» (1987), «Смерч» (1989), «Няня» (1995), «Запёкшаяся кровь» (1995) и «Загадай желание» (1996). Она также сыграла главную роль в фильме ужасов 1987 года «Калейдоскоп ужасов 2». Кроме этого Чайлз появилась в нескольких телешоу, наиболее известное из которых «Даллас», где актриса играла роль Холли Харвуд, любовницы Джей Эра, в 1982—1983 годах.
