Карлос Рэй Норрис родился 10 марта 1940 года в городке Райан (штат Оклахома). Отец Норриса — автомеханик, был известен пристрастием к алкоголю. Дед Чака был чистокровным ирландцем, а мать происходила из племени индейцев чероки. Самые запоминающиеся впечатления детства мальчика были нужда, отсутствие постоянного места жительства, полунищая жизнь в прицепе с матерью и двумя младшими братьями, а затем развод родителей и новый глава семьи. Норрис вспоминает, что именно отчим Джордж Найт привил ему любовь к спорту.
Повзрослев, в свободное время Чак подрабатывал грузчиком. Мечтал стать полицейским. Для осуществления мечты он сразу после окончания школы записывается в ряды военно-воздушных сил и в 1959 году был направлен в Южную Корею. Именно на военной базе его стали называть Чаком. К тому времени он уже был женат на своей однокласснице Диане Холечек. Служба, по его словам, была неимоверно скучной, поэтому он и занялся спортом, сначала записавшись в клуб дзюдо, а затем в группу Тансудо. Через три года, к тому моменту когда он покинул службу в армии, он уже был обладателем чёрного пояса.
В 1963 году Чак Норрис открывает первую школу каратэ, год спустя — вторую. В 1965 году он отправился на Лос-Анджелесский чемпионат всех звёзд, где стал победителем. В 1968 году открывает сеть школ каратэ (всего их насчитывалось 32). В том же году он становится чемпионом мира по каратэ в полутяжёлом весе и сохраняет это звание в течение семи лет.
Свою карьеру в мире кино Чак начал с помощью знаменитого в будущем актёра Стива Маккуина, которому в своё время Норрис давал уроки каратэ в своей собственной школе. Маккуин и привёл его на съёмочную площадку. Первая относительно серьёзная роль Норриса была сыграна им в фильме с участием Брюса Ли — «Путь дракона».
Сниматься в кино Норрису понравилось. Но после эффектного дебюта он получил только одно предложение на съёмки в кино — сыграть во второсортном гонконгском боевике «Резня в Сан-Франциско». Норрису снова досталась роль нехорошего человека, а сам фильм был настолько неудачным, что его не выпускали на экраны США вплоть до 1981 года.
Пообщавшись с актёрами-профессионалами, Чак понял, насколько сложно актёрское мастерство; увидел, что актёрство — это не просто показ приёмов, ударов перед камерой, что всё намного сложнее. Теперь он решил учиться «на актёра» у настоящих профессионалов. Его учителем в актёрском классе стала Эстелла Хармон. 34-летний каратист был её самым старшим учеником. Период учёбы многому его научил: он стал намного раскованнее перед камерой, научился правильной дикции.
Чак Норрис, инструктор каратэ в 1976 году
В 1977 году он вернулся в кино, сыграл роль в боевике «Вызов!» и вскоре стал звездой фильмов фирмы Cannon Pictures. В начале 1990-х годов эта фирма разорилась, но Чак продолжал сниматься.
В 1993 году телеканал CBS предложил ему сыграть роль техасского рейнджера Уокера, и актёр согласился. Он также снимался в фильмах «Кодекс молчания», «Вторжение в США», «Без вести пропавшие».
После 30 лет совместной жизни с Дианой Норрис разводится и затем венчается с Моникой Холл — девушкой 25 лет, которая жила в Лос-Анджелесе, занимаясь дизайном интерьеров.