Chloé Dufresne studierte Bratsche, Gesang und Chorleitung, bevor sie 2020 ihren Master in Dirigieren an der Sibelius-Akademie in Helsinki abschloss, wo sie unter anderem bei Atso Almila, Sakari Oramo und Alain Altinoglu studierte. Sie besuchte Meisterkurse bei Mikko Franck, Paavo Järvi, Hannu Lintu, David Zinman, Thomas Adès und Susanna Mälkki und assistierte Sakari Oramo, Gustavo Dudamel und Esa-Pekka Salonen.
Chloé hat sich mit ihrer klaren Technik, ihrer ruhigen Autorität und ihrer breiten Palette bereits einen Namen als Dirigentin gemacht und nur drei Jahre nach ihrem Abschluss an der Sibelius-Akademie renommierte Preise und Engagements gewonnen. Im Jahr 2021 gewann sie sowohl den Publikumspreis als auch den Orchesterpreis beim Dirigierwettbewerb in Besançon und war Finalistin beim Malko-Wettbewerb. Sie war Conducting Fellow beim Lucerne Festival 2022 und Dudamel Fellow beim Los Angeles Philharmonic für die Saison 22-23, und Gustavo Dudamel lud sie anschließend für die Saison 23-24 an die Opéra de Paris Académie ein.
Ab der Saison 23/24 ist sie außerdem künstlerische Leiterin des Orchestre Ostinato, eines in Paris ansässigen Orchesters für Musiker, die am Anfang ihrer Karriere stehen.