De ascendencia sinoestadounidense, Chao nació en Syosset, Nueva York, y creció en Harrison, Nueva York.^[2]​ Su padre era James S. C. Chao, quien fundó Foremost Group en 1964.^[3]​ Su madre era Ruth Mulan Chu Chao.^[4]​ Era la menor de seis hermanas, una de las cuales es Elaine Chao.^[5]​ Sus padres nacieron en China continental, pero huyeron a Taiwán en 1949 debido a la guerra civil china. Su padre llegó a los Estados Unidos en 1958, mientras que su madre y sus tres hermanas mayores se mudaron a los Estados Unidos en 1961.^[2]​^[4]​ A la edad de nueve años, Chao comenzó a acompañar a su padre en visitas a barcos, explorando los barcos de adentro hacia afuera, incluidos los tanques de lastre y las bodegas de carga.^[3]​^[6]​

Chao fue a Harvard para obtener su título universitario, que completó en tres años, y se graduó magna cum laude con una licenciatura en economía en 1994.^[2]​^[7]​ Luego recibió su MBA de la escuela de negocios Harvard.^[3]​

Chao trabajó en fusiones y adquisiciones en Smith Barney, ahora parte de Morgan Stanley. Se unió a su empresa familiar Foremost Group en 1996,^[2]​ donde sucedió a su padre como directora ejecutiva en 2018.^[3]​ Foremost Group opera una flota global de granelero s. Como directora ejecutiva, se interesó en agregar a la lista de la compañía más embarcaciones ambientalmente sustentables que puedan quemar combustibles alternativos.^[2]​

En un momento de su carrera, fue miembro de la junta directiva del Banco de China, vicepresidenta del Consejo de Comercio Exterior de China y directora de la Corporación Estatal de Construcción Naval de China, una empresa propiedad del gobierno chino que fabrica barcos para el ejército chino, Foremost Group y otros clientes.^[2]​^[8]​ Fue miembro del Consejo de Relaciones Exteriores.^[9]​ Chao fue miembro fundador de la Fundación Asiático-Estadounidense y copresidente de su comité de educación.^[2]​

Chao se casó con Bruce Wasserstein en enero de 2009,^[10]​ poco antes de su muerte en octubre de 2009. Se casó con Jim Breyer en 2012.^[2]​ Residente de Austin, Texas, su hijo con Breyer tenía tres años en el momento de su muerte.^[2]​^[3]​ Chao y su esposo se mudaron al área de Austin durante la pandemia de COVID-19 y compraron una mansión en el centro de Austin y un rancho en Johnson City. Anteriormente habían dividido su tiempo entre la ciudad de Nueva York y San Francisco, pero antes de que naciera su hijo, decidieron criarlo en Austin.^[7]​

Chao murió el 11 de febrero de 2024, a la edad de 50 años. Según el sheriff del condado de Blanco, murió después de que su vehículo utilitario Tesla Model X cayera a un estanque en su rancho privado en Johnson City.^[2]​^[3]​^[11]​^[12]​ Después de celebrar el Año Nuevo lunar con amigos, alrededor de las 11:30 pm, salió de la casa de huéspedes y decidió conducir de regreso a la casa principal del rancho porque hacía frío y era una noche sin luna, pero, mientras hacía un vuelta con tres giros, accidentalmente hizo retroceder el auto por un terraplén y cayó al cuerpo de agua. Luego, Chao llamó a una de sus amigas y les informó de lo que había sucedido.^[7]​^[13]​ Alguien en el lugar llamó al 911 y el personal de emergencia del condado de Blanco finalmente llegó a las 12:28 am, 24 minutos después de recibir la llamada.^[14]​

Chao estuvo bajo el agua durante más de una hora mientras los rescatistas intentaban alcanzarla y sacarla del automóvil sumergido, ya que el vidrio especialmente endurecido de las ventanas y el techo corredizo resultó imposible de romper bajo el agua. Las operaciones de rescate se vieron obstaculizadas por la falta de un equipo de buceo disponible y una grúa que no tenía un cable lo suficientemente largo para llegar hasta su coche. Los socorristas finalmente encontraron un cable más largo y remolcaron el automóvil fuera del agua. Cuando la sacaron del automóvil a las 12:56 am, los trabajadores del SEM le administraron «soporte vital avanzado» durante 43 minutos, pero no pudieron reanimarla.^[7]​^[15]​ En febrero de 2024, su muerte estaba bajo investigación criminal por parte de la Oficina del Sheriff del condado de Blanco.^[16]​