Patrick Chesnais entre à dix-huit ans au Conservatoire National d'Art Dramatique dans les classes de Lise Delamare et René Simon. En 1968, il obtient le Premier Prix de Comédie au Conservatoire, et, durant une dizaine d'année, il se consacre pleinement au théâtre. C'est en 1976 qu'il fait ses débuts derrière la caméra de Jacques Rozier avec Les Naufragés de l'île de la Tortue.
En trente-cinq ans de carrière, Patrick Chesnais a joué dans plus d'une ciquantaine de films. Du rôle d'un contremaître inflexible dans L'Empreinte des géants (1980) à celui d'un journaliste idéaliste dans L' Oeil du maitre, homme d'affaire suicidaire dans La Provinciale (1981) ou gitan dans Les Sacrifies (1983), l'acteur multiplie les rôles atypiques qui font de lui un acteur inclassable. En 1988, il donne la réplique à Miou-Miou pour La Lectrice, film pour lequel il obtient le César du Meilleur second rôle en 1989. Patrick Chesnais collabore également avec les cinéastes Claude Lelouch (2 films), Georges Lautner ou Jacques Deray.
Plus récemment, il a joué dans Post-coitum, animal triste de Brigitte Rouan, pour lequel il a obtenu le prix d'interprétation du Festival international de Namur, Les Enfants du siècle de Diane Kurys, Kennedy et moi de Sam Karmann, et Te Quiero de Manuel Poirier. En 2000, il passe à la réalisation avec Charmant Garçon, pour lequel il a obtenu le prix Alain Poiré du meilleur réalisateur au festival de St Jean de Luz. 2003 est une année chargée pour l'acteur : outre Mariage mixte, dans lequel il donne la réplique à Gérard Darmon, il joue également dans Casablanca Driver, réalisé par le Robin des bois Maurice Barthélémy, avant d'enchaîner avec la comédie de moeurs Tu vas rire mais je te quitte.
