André Chatelin est né le 16 novembre 1915 dans une famille de médecins. Ses études à l’Ecole des beaux-arts (atelier Laloux-Lemaresquier) l’amènent, après son diplôme en 1942, à monter en loge en 1943. Il est d’emblée Premier Grand Prix de Rome.
Il doit différer son séjour à la villa Médicis, fermée pendant la guerre, et effectue un stage chez Perret, où il collabore au projet de stade olympique national à Montesson. Arrivant à Rome en 1946, il fréquente, jusqu’en 1948, les officiers supérieurs français stationnant dans la ville, dont le maréchal Juin. C'est ainsi qu’il reçoit la commande d’un cimetière militaire français près de Sienne (non construit). De Rome, il envoie aux Beaux-Arts des relevés de jardins du château de Liancourt.
Etant à Rome, il ne reçoit pas de poste important pour la Reconstruction. En tant qu'architecte des bâtiments civils et des palais nationaux, il est cependant chargé de mission pour le MRU et adjoint au commissaire général pour la Normandie, mais il n’aura que peu de commandes à ce titre (sauf la reconstruction de l’émetteur d’Europe n° 1 à Sarrebruck). A la fin des années quarante, il s’intéresse plutôt au logement (HLM Toit et joie, commandes privées). Il aménage l’appartement parisien de la reporter américaine Thérèse Bonney.
Chatelin s’intègre ensuite à deux administrations dont il restera un collaborateur régulier: les Postes (architecte en chef) et la Santé publique (architecte agréé). Il travaille chez Michel Roux-Spitz, notamment sur les projets des CHU de Nantes et de Dijon; il s’associera souvent avec le fils de Roux-Spitz, Jean, également architecte, et succédera à Michel Roux-Spitz comme architecte en chef de la Bibliothèque nationale.
Pour le ministère des Postes et télécommunications, il construira dans les années 1955-1975 de nombreux centraux téléphoniques, des directions régionales des postes ou des télécommunications, des centres de chèques postaux (extension à Paris, Clermont-Ferrand), des bureaux de poste (plusieurs aménagements à Paris), le musée de la Poste à Paris (1973).
Pour le ministère de la Santé, entre autres projets, il élabore le plan directeur (approuvé en 1970) du CHRU de Clermont-Ferrand, qu’il construit (1958-1980) — ainsi qu’une école d’infirmières et d’autres centres médicaux — en association avec Jean Frottier; il construit avec Jean Roux-Spitz l’important centre psychothérapique de la Sarthe (Allonnes, achevé en 1969). Il remporte aussi avec Pottier et J. Roux-Spitz le concours de l’hôpital militaire du Val-de-Grâce à Paris (inauguré en 1979), et construit à Monaco l’hôpital Princesse-Grâce.
Il travaille aussi beaucoup pour le ministère des Armées (restauration de l’église Saint-Louis-des-Français à Berlin, casernes de gendarmerie à Perpignan et près de Montpellier, Val-de-Grâce).
Le ministère de l’Economie et des finances lui commande plusieurs hôtels des finances ou trésoreries générales.
Enfin, pour le ministère de l’Education nationale, il construit plusieurs collèges et lycées (CES de Vichy à Cusset, lycée technique d’Etat E.-Livet à Nantes, lycée de Nantes-La Colinière, lycée Lumière à Lyon) et de nombreux collèges de type industrialisé.
Au début des années quatre-vingt, la généralisation des concours ainsi que l’alternance politique mettent un frein à cette carrière basée sur un savoir-faire certain et des relations de confiance avec les ministères. Le dernier gros chantier est le centre hospitalier régional de Clermont-Ferrand. André Chatelin ferme son agence vers 1988, avant la fin de ce chantier.