Chambi nació  en 1891 en una familia de campesinos de Coaza, Provincia de Carabaya, al norte del Lago Titicaca en Perú.

De adolescente comenzó a trabajar en las minas de oro de la compañía internacional Santo Domingo Mining, en su provincia, siendo allí donde tomó contacto por primera vez con la fotografía a través de ingleses que documentaban los trabajos de la minera.

Motivado por la idea de trabajar como fotógrafo, en 1908 emigró a la ciudad de Arequipa, en donde existía un efervescente movimiento de estudios fotográficos. Allí comenzó a trabajar como aprendiz en el estudio de Max T. Vargas, a quien Chambi consideró su maestro de formación.

El contexto era favorable. El advenimiento de la fotografía en el sur del Perú, acompañaba el empuje modernizador que atravesaba la economía y la sociedad peruana, con el desarrollo del ferrocarril, la motocicleta, el automóvil y el aeroplano, avances que a su vez fueron documentados por el fotógrafo.

En el año 1917 estableció su primer estudio en Sicuani, Cusco. Con un estilo pintoresquista, acorde a la tendencia de la denominada Escuela Cuzqueña, en un comienzo y siguiendo la demanda sus fotografías comerciales se centraron en los retratos individuales y colectivos, así como bodas de las clases altas del sur del país. También trabajó como reportero gráfico para el diario “La Crónica” y la revista “Variedades”. 

Su trabajo era alternado con una fotografía de índole personal y subjetiva, con el seguimiento de la vida cotidiana de las etnias andinas, con un enfoque sensible y comprometido con estos grupos. También fue de los primeros fotógrafos en adentrarse en la sierra andina para fotografiar las ruinas de Machu Pichu y el entorno natural del sur de Perú. De este modo sus fotografías representan un profundo testimonio social, étnico, histórico y arqueológico.

La década de 1920 fue la etapa más madura de la fotografía de Chambi, que por diversas vicisitudes fue abandonando hasta su muerte en el año 1973 en Cuzco.

Si bien a partir de fines de la década de 1950 comenzaron a sucederse algunas exposiciones en su homenaje, no fue hasta fines de 1970 cuando, a iniciativa de su familia, se emprendieron los primeros trabajos de catalogación y restauración de su archivo, compuesto de alrededor de 30.000 placas más 15.000 fotografías de película, lo que fue haciendo más conocida la figura de Chambi en los ámbitos artísticos y fotográficos internacionales.

Algunas de las exposiciones más destacadas fueron en 1979 una retrospectiva en el MOMA de Nueva York; en 1981 en Zúrich; en 1990 en el Círculo de Bellas Artes de Madrid y en 2001 en el Instituto Cervantes de Francia.

La obra de Chambi ha influenciado profundamente en destacados fotógrafos contemporáneos. Sus imágenes abrieron un camino en la fotografía latinoamericana de corte documental, ámbito en el que actualmente persiste su impronta fotográfica y humana.