จตุภูมิ ชินวงศ์ เป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีจากสถาบันการพลศึกษา จังหวัดมหาสารคาม[2] เขาเข้าร่วมแข่งขันในกีฬายกน้ำหนักในโอลิมปิกฤดูร้อน 2012 ในรุ่น 77 กก. ที่ซึ่งเขายกในท่าสแนตช์ได้ 157 กก. และคลีนแอนด์เจิร์กยกได้ 191 กก. โดยมีน้ำหนักรวมที่ 348 กก.[6] ซึ่งจตุภูมิได้อันดับที่ 4 ของการแข่งขัน โดยเป็นฝ่ายแพ้นักยกน้ำหนักชาวคิวบาที่ได้รับเหรียญทองแดงไปเพียง 1 กก.[7][8] ซึ่งเกือบเป็นการสร้างประวัติศาสตร์ในฐานะนักยกน้ำหนักชายชาวไทยคนแรกที่ได้รับเหรียญรางวัลโอลิมปิก[9][10]

จตุภูมิเข้าแข่งขันยกน้ำหนักเยาวชนชิงชนะเลิศแห่งประเทศไทย ในวันที่ 11 ตุลาคม พ.ศ. 2555 ซึ่งจัดขึ้นที่โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์ จังหวัดเชียงใหม่ ที่ซึ่งเขาเป็นผู้ได้รับ 3 เหรียญทองจากท่าสแนตช์ที่ 152 กก., คลีนแอนด์เจิร์กที่ 192 กก. และน้ำหนักรวมที่ 344 กก.[11]