Chris Weitz grandit dans un environnement propice aux métiers du cinéma. Son grand-père est le légendaire agent Paul Kohner qui a représenté des stars comme John Huston, Billy Wilder et Ingrid Bergman. Son père est le styliste et écrivain John Weitz et sa mère, l'actrice Susan Kohner.
Diplômé de littérature britannique à l'université de Cambridge en Angleterre, Chris Weitz commence à travailler comme journaliste avant de devenir scénariste comme son frère Paul Weitz. C'est avec ce dernier qu'il participe à l'écriture de nombreux scripts, parmi lesquels ceux de Fourmiz (1998), Shanghai kid (2000) et La Famille Foldingue (id.).
En 1999, Chris Weitz passe à la réalisation et signe en collaboration avec son frère la mise en scène de American pie. Cette comédie pour adolescents à l'humour potache remporte un énorme succès à travers le monde. Après un passage devant la caméra pour les besoins de Chuck & Buck (2001), Chris et Paul Weitz dirigent Chris Rock dans la comédie Les Pieds sur terre et Hugh Grant dans Pour un garçon, l'adaptation cinématographique d'un roman de Nick Hornby.
Il entreprend alors le projet le plus ambitieux de sa carrière en acceptant d'écrire le scénario et de réaliser A la croisée des mondes : la boussole d'or, adapté du roman de Philip Pullman. Porté par Nicole Kidman et Daniel Craig, cette aventure fantastique dont le budget avoisine les 150 millions de dollars sort dans les salles en décembre 2007.
Malgré l'échec d'A la croisée des mondes : la boussole d'or, Chris Weitz se retrouve derrière la caméra pour mettre en scène l'adaptation d'un autre best-seller, Twilight - Chapitre 2 : tentation, après avoir produit Une nuit à New York et A Single Man, premier film du couturier Tom Ford.