Nato a Pisa 29 anni fa, il 14 agosto del 1984, Chiellini cresce nelle file del Livorno. Dopo quattro stagioni in amaranto viene acquistato dalla Juventus, che  lo presta alla Fiorentina per un anno.

Nel 2005 ritorna alla corte della Vecchia Signora, di cui diventa punto di riferimento difensivo e con cui vince lo Scudetto nella stagione 2011-2012.

Giovanissimo conquista l'Europeo Under-19 di Lichtenstein 2003, poi nel 2004 esordisce in Nazionale.

Partito come terzino, durante gli Europei 2008 viene chiamato dal Ct Donadoni a sostituire l'infortunato Fabio Cannavaro nella posizione di difensore centrale.

Il 5 giugno 2010, prima di prendere parte al Mondiale in Sudafrica, indossa la fascia di capitano nell'amichevole contro la Svizzera.

Leader difensivo, si è distinto anche agli Europei 2012 e alla Confederations Cup 2013.