ฉัตรชัย เป็นนายทหารช่าง[14] เคยดำรงตำแหน่งเจ้ากรมการเงินทหารบก, รองปลัดบัญชีทหารบก, ผู้อำนวยการสถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบก, ผู้ช่วยเสนาธิการทหารบก(ฝ่ายส่งกำลังบำรุง), รองเสนาธิการทหารบก, ผู้ทรงคุณวุฒิพิเศษกองทัพบก(อัตราพลเอก), ผู้ช่วยผู้บัญชาการทหารบก, รองผู้บัญชาการทหารบกเป็นตำแหน่งสุดท้ายในราชการทหาร

หลังการรัฐประหารเมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 ได้รับแต่งตั้งให้ทำหน้าที่รองหัวหน้าฝ่ายเศรษฐกิจของคณะรักษาความสงบแห่งชาติ และเป็นรัฐมนตรีว่าการกระทรวงพาณิชย์ ในรัฐบาลของพลเอกประยุทธ์ จันทร์โอชา[15] ต่อมาได้ปรับไปรับตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เมื่อวันที่ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2558[16]

ในวันที่ 10 พฤศจิกายน พ.ศ. 2558 เขาลงนามใน ประกาศกระทรวงเกษตรและสหกรณ์เรื่อง คุณสมบัติ หลักเกณฑ์ และวิธีการได้มาซึ่งกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิในคณะกรรมการควบคุมคุณภาพอาหารสัตว์ พ.ศ. 2558[17]ใจความสำคัญคือลดจำนวนคณะกรรมจาก 12 รายเหลือ 5 ราย

ในวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2559 เขาแต่งตั้งกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิในคณะกรรมการนโยบายการประมงแห่งชาติ จำนวน 10 ราย โดยอาศัยอำนาจตามความในมาตรา 13 และมาตรา 14 แห่งพระราชกำหนดการประมง พ.ศ. 2558[18]

1. นายสะมะแอ เจะมูดอ
2. นายกิตติ โกสินสกุล
3. นายวิริยะ ศิริชัยเอกวัฒน์
4. นายปัญญา คำลาภ
5. นายสมศักดิ์ ปณีตัธยาศัย
6. นายชนินทร์ ชลิศราพงศ์
7. นางเรวดี ประเสริฐเจริญสุข
8. นายนิธิวัฒน์ ธีรนันทกุล
9. รองศาสตราจารย์ ดร.กังวาลย์ จันทรโชติ
10. ดร.สุชาติ อิงธรรมจิตร์

ในวันที่ 8 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2559 เขาแต่งตั้งกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิในคณะกรรมการควบคุมคุณภาพอาหารสัตว์ จำนวน 5 ราย โดย อาศัยอำนาจตามความในมาตรา 5 และมาตรา 9 แห่งพระราชบัญญัติควบคุมคุณภาพอาหารสัตว์ พ.ศ. 2558[19]เป็นที่สังเกตว่าเป็นกรรมการที่ไม่เคยเป็นกรรมการดังกล่าวมาก่อนเลยทั้งหมด ได้แก่

1. นายสุธน พลายพูล
2. นายอนันต์ ศิริมงคลเกษม
3. นายสว่าง ข้อมงคลอุดม
4. นางบุญญิตา รุจทิฆัมพร
5. นายมงคล แม้นมาลัย

ในวันที่ 22 มีนาคม พ.ศ. 2559 เขาแต่งตั้งนายวิทยา ผิวผ่อง เป็นกรรมการผู้ช่วยรัฐมนตรี