Chiara Françoise Charlotte Mastroianni (Paris, 28 de Maio de 1972) é uma atriz francesa, filha da atriz Catherine Deneuve e do ator italiano Marcello Mastroianni.
Em 1979 fez uma pequena participação no filme A Nós Dois, estrelado por sua mãe, e em 1987 também fez uma pequena participação no filme Olhos Negros, estrelado por seu pai, como uma das garotas das flores. Mas estas participações sempre foram eventuais, principalmente porque frequentemente visitava os pais nos sets de seus filmes. Seus pais não queriam que seguisse seus passos na carreira artística;[carece de fontes?] Catherine preferia que Chiara fosse arqueóloga, e Marcello, professora de italiano.
Seu primeiro grande papel no cinema veio em 1993, Minha Estação Preferida, de Andre Tchiné, onde interpreta uma adolescente problemática cuja mãe é interpretada pela própria Catherine Deneuve. Por este papel foi indicada ao prêmio César, o maior prêmio do cinema francês. No começo de sua carreira também atuou ao lado de seu pai em Prêt-à-Porter e Três Vidas e Só uma Morte.
É meia-irmã do ator Christian Vadim e de Barbara Mastroianni.
Tem um filho, com o escultor francês Pierre Torrenton chamado Milo (n. 31 de dezembro de 1996, em Paris). Namorou o ator Benicio Del Toro de 1998 até o início de 2001; eles se conheceram no Festival de Cinema de Cannes de 1998. Em 11 de maio de 2002, Chiara casou-se com o músico francês Benjamin Biolay, e o casal teve uma filha Anna (n. 22 de maio de 2003, em Paris). Os dois se divorciaram em 2005.
1995: Hillbilly Chainsaw Massacre de Laurent Tuel: Cheryl
1995: 3000 scénarios contre un virus - (segmento - "Bavardages en sida mineur") de Virginie Thévenet
2000: Scénarios sur la drogue - (o segmeneto Faute au vent) de Emmanuelle Bercot: A mãe
2014: Office du tourisme - (narração) de Benjamin Biolay: A mãe de Paola
2016: Bonne figure de Sandrine Kiberlain: Françoise
2021: Luca (2021) de Enrico Casarosa: Daniela Paguro
1994: Rêveuse jeunesse (telefilme) de Nadine Trintignant: Brigitte
2012: Linhas de Wellington (minissérie de televisão) de Valeria Sarmiento: Eugénie Renique
2018: Fiertés de Philippe Faucon: A assistente social
2024: Monsieur Spade de Scott Frank (minissérie de televisão): Gabrielle
2001: Atlantis III - The New World: A arqueóloga / A Caçadora paleolítica / Shéhérazade (Voz e captura de movimentos)
2021- presente: Le Ciel de Nantes de Christophe Honoré, no théâtre des Célestins e théâtre de l'Odéon
2004: Home com Benjamin Biolay