Lee Chae-mi nasceu em Seul e começou sua caminhada na televisão coreana de forma muito precoce, destacando-se como um dos rostos infantis mais expressivos do início dos anos 2010. Sua estreia oficial ocorreu em 2012 no drama Still You, mas foi no ano seguinte que ela tocou o coração do público ao interpretar a filha doente da protagonista no aclamado melodrama Two Weeks. Sua facilidade para chorar e passar sentimentos profundos nas telas chamou a atenção de diversos diretores.
A jovem atriz especializou-se em viver as versões infantis de personagens centrais e integrar núcleos familiares complexos na TV aberta. Ela esteve presente no drama de época Arco-íris Dourado (Golden Rainbow) em 2013 e, no ano seguinte, se destacou tanto na fantasia histórica Diary of a Night Watchman quanto na comédia romântica Plus Nine Boys da tvN. Mais tarde, em 2017, ela deu vida à inteligente Ahn Ji-hoo no grande sucesso de audiência e crítica The Lady in Dignity, exibido pela JTBC.
Entre 2024 e 2026, Lee Chae-mi passou a dosar o ritmo de suas participações em estúdio para se concentrar em sua formação escolar de nível médio e no planejamento de sua transição para papéis juvenis maduros. Ela segue realizando testes selecionados em Seul para séries contemporâneas e novos formatos de streaming. Longe dos holofotes e mantendo uma rotina privada muito bem protegida pela família, ela aprimora suas técnicas teatrais com bastante calma.