Chloé Sullivan est née à Métropolis et a été élevée par son père Gabe, après le départ de sa mère, alors qu'elle n'a que 5 ans. A 13 ans, elle le suit à Smallville quand il est promu manager de l'usine de traitement de produits chimiques de la ville.

Elle devient très rapidement la meilleure amie de Pete et de Clark.
Chloé est rédactrice en chef du journal du lycée «La Torche». Elle y travaille avec Clark et rêve de devenir un jour une journaliste reconnue, si possible au Daily Planet. Elle se passionne pour les mystères qui prolifèrent à Smallville et est convaincue que les météorites sont à l'origine des mutations dont souffrent certains habitants, depuis tant d'années. Elle a d'ailleurs répertorié tous les cas étranges sur un mur.

Chloé est, depuis son arrivée à Smallville, amoureuse de Clark qui ne voit rien de ce qu'elle ressent pour lui. Elle finit par sortir quelques temps avec lui, mais leur relation ne dure malheureusement pas et elle espère toujours qu'il leur accorde une seconde chance.

Quand Nell part pour Métropolis avec son nouveau compagnon et que Lana se retrouve seule à Smallville, elle l'accueille chez elle, malgré leurs attirances simultanées pour Clark, et deviennent les meilleures amies du monde... ou du moins en apparence.
Lorsqu'enfin, Clark se décide à déclarer sa flamme à Lana, aucun des deux amoureux n'ose dire la vérité à Chloé. Ce qui met la jeune reporter dans une rage noire et la pousse à accepter l'offre de Lionel Luthor.
Mais Chloé a des remords et malgré la difficulté, elle lutte de toutes ses forces contre son nouveau patron. Cependant, toute la volonté du monde contre Lionel Luthor, ça ne suffit pas surtout quand il menace de renvoyer Gabe!
Lex la convainct donc de s'allier avec lui contre son père. Malheureusement, Lionel apprend leur arrangement et drogue son fils avant de lui faire subir une scéance d'électrochocs qui effacera une grande partie des souvenirs du jeune homme. Une fois Lex remit sur pied, il a donc tout oublié et la journaliste se retrouve une nouvelle fois seule face à Lionel.

A la fin de la saison 3, en ayant assez de Lionel et de ses nombreuses menaces, Chloé ira trouver Lex et lui raffraichira la mémoire. Ensemble, avec le témoignage de Clark, ils réussiront à le faire condamner.
Lex cachera Chloé pendant 3 mois. On aurait penser qu'ils serait devenus bons amis après cela, mais Chloé semble ne plus avoir confiance en Lex...

Sa relation avec Clark, quant à elle, est au beau fixe. Chloé, grace à Alicia, connaît désormais le secret de son ami et sachant son importance, elle le comprend d'autant mieux...

Lors de la saison 6, Chloé travaille au "Daily Planet", son rêve de petite fille se réalise enfin. Là, elle retrouve Jimmy Olsen, qu'elle avait déjà fréquenté avant. Ils forment un couple très uni.
Dans cette même saison, Chloé découvre qu'elle aussi possède un pouvoir de Krypto-monstre. Elle fait donc parti du groupe de personnes qui la toujours fasciné. Elle utilise sans le savoir son pouvoir pour sauver sa cousine, Loïs, à la fin de la saison.