Als Jährling kostete Chatelaine 500 Guineas und ging damals in den Besitz von C. M. Prior über, der mit der übermäßig nervösen Stute nicht viel anfangen konnte, weswegen er sie an Ernest Thornton-Smith verpachtete. Während ihrer Rennkarriere wurde sie von Fred Templeman in Lambourn in Berkshire trainiert. Doch am Anfang sah es so aus, als könne man sie überhaupt nicht trainieren, denn Chatelaine war so fragil und nervös, dass man sie kaum satteln konnte. Also griff man zu einem Kniff, der in den 30ern üblich war, Chatelaine bekam Gesellschaft in Form einer Ziege, die man Billy taufte. Mit Billy als ständigem Begleiter, auch auf Reisen, wurde Chatelaine ruhiger und konnte ihre Rennlaufbahn endlich starten. Schließlich hatte man große Hoffnungen in die Tochter von Phalaris und Herself, die bereits eine einflussreichte Zuchtstute zu ihrer Zeit war.
Aber da waren immer noch die Nerven. Chatelaine konnte 1932 als Zweijährige bei sechs Starts nicht gewinnen. Ihre besten Leistungen erbrachte sie als Vierte in den Rous Memorial Stakes in Goodwood und in den Imperial Produce Stakes, wo sie knapp vor dem Hengst Gino Dritter wurde. Im offiziellen Free Handicap, bei dem die Stuten Betty, Brown Betty und Myrobella gemeinsam vor den besten männlichen Jungpferden an der Spitze lagen, wurde sie nicht gewertet, da sie bisher keinen Eindruck hinterlassen hatte. Im Frühjahr 1933 nahm Chatelaine am 28. April an den 1000 Guineas teil und belegte in einem Rennen, das Brown Betty vor Fur Tor und Myrobella gewann, einen achtbaren siebten Platz unter zweiundzwanzig Startern. Am 2. Juni startete Chatelaine in den Oaks. König Georg V. und Königin Mary ließen es sich nehmen, dabei zu sein. Chatelaine setzte sich auf der letzten Viertelmeile an die Spitze und gewann mit anderthalb Längen Vorsprung vor Solfatara. Billy, ihre „emotional-support-Ziege“, der sie nach Epsom begleitet hatte, soll sie nach dem Rennen bei ihrer Rückkehr in den Stall begrüßt haben.
Bei ihrem ersten Auftritt nach dem Epsom-Sieg wurde Chatelaine in den Coronation Stakes über eine Meile in Royal Ascot geschickt. Betty siegte, Chatelaine lief unplatziert. Im September wurde Chatelaine auf dem York Racecourse in den Great Yorkshire Stakes über vierzehn Furlongs Zweite hinter dem Epsom-Derby-Zweiten King Salmon. Später im selben Monat gewann sie die Scarbrough Stakes in Doncaster. Im Herbst lief Chatelaine zweimal in Newmarket. Bei den Champion Stakes über zehn Furlong am 11. Oktober zeigte die Stute ihre wohl beste Leistung. Mit Jockey Gordon Richards lieferte sie sich ein großartiges Duell mit dem vierjährigen Aga-Khan-Hengst Dastur um den ersten Platz, wobei der Vorsprung auf der letzten Viertelmeile hin und her wechselte. Am Ende wurde es ein totes Rennen, Dastur und Chatelaine sind heute beide als Sieger in den Champion Stakes aufgeführt. Im Jockey Club Cup, der zwei Wochen später über zweieinviertel Meilen ausgetragen wurde, belegte sie den zweiten Platz von drei Startern, eineinhalb Längen geschlagen von Nitsichin, einer fünfjährigen Stute, die unter anderem die Irish Oaks und Cesarewitch gewonnen hatte.
Als Vierjährige war Chatelaine in einer enttäuschenden Form. Im Coronation Cup kam sie als Letzte ein und im Ascot Gold Cup, den Felicitation gewann, blieb sie unplatziert. Ein einziges Rennen gewann sie und überstand auch den Einspruch des Besitzers des Zweitplatzierten, der behauptete, das Rennen sei fälschlicherweise über eine längere Distanz gelaufen worden. Nach ihrer Rennkarriere wurde Chatelaine ins Gestüt geschickt um die Zucht zu verstärken und sie brachte zwei Fohlen zur Welt, von Dastur und Hyperion, jedoch überlebte keines davon. Sie starb kurz nach der zweiten Niederkunft im Alter von sieben Jahren im Mai 1937.
