ชัชชัย พหลแพทย์ เกิดวันที่ 30 เมษายน พ.ศ. 2490 ที่กรุงเทพมหานคร เริ่มเข้ารับการศึกษาที่โรงเรียนอำนวยศิลป์พระนครและโรงเรียนไพศาลศิลป์ จากนั้นได้ศึกษาต่อในระดับอนุปริญญาที่โรงเรียนวัฒนาพาณิชย์ โดยในสมัยเรียนหนังสือ ได้เข้าร่วมแข่งขันฟุตบอลนักเรียนกรมพลศึกษาให้กับโรงเรียนไพศาลศิลป์ รุ่นเดียวกับบุญเลิศ นิลภิรมย์

ในปี พ.ศ. 2506 ชัชชัย พหลแพทย์ได้เล่นฟุตบอลระดับสโมสรเป็นครั้งแรก เมื่อได้เข้าร่วมทีมสโมสรฟุตบอลธนาคารกรุงเทพยุคแรกก่อตั้ง โดยเล่นชุดเยาวชน อายุ 16 ปี และเยาวชน อายุ 18 ปีจนกระทั่งได้เลื่อนขึ้นมาเล่นชุดใหญ่ในปี พ.ศ. 2510 และเป็นกำลังสำคัญช่วยให้สโมสรคว้าแชมป์ฟุตบอลถ้วยพระราชทานประเภท ก. และแชมป์ควีนส์คัพ ในปีดังกล่าว

จากผลงานยอดเยี่ยมในระดับสโมสร จึงทำให้ถูกเรียกตัวติดทีมชาติชุดใหญ่เป็นครั้งแรก ในศึกฟุตบอลเมอเดก้า คัพครั้งที่ 11 ที่ประเทศมาเลเซีย และในปีต่อมาก็ได้เป็นหนึ่งในนักเตะทีมชาติไทยที่ได้เล่นในกีฬาโอลิมปิกรอบสุดท้ายที่ประเทศเม็กซิโก โดยในรอบ 16 ทีมสุดท้าย ชัชชัยได้รับใบแดงและถูกไล่ออกจากสนาม ในเกมส์ที่ไทยแพ้กัวเตมาลา 1-4 หลังจากกีฬาโอลิมปิก ชัชชัย พหลแพทย์ ก็ยังคงเล่นให้กับทีมชาติอีกหลายรายการได้แก่ คิงส์คัพ, กีฬาแหลมทอง, เอเชียนเกมส์, ฟุตบอลโลกรอบคัดเลือก, เอเชียนคัพ จนกระทั่งราวปี พ.ศ. 2517 จึงเลิกเล่นในการแข่งขันระดับชาติ โดยลงเล่นในทีมชาติทุกชุดไม่ต่ำกว่า 100 นัด และยิงประตูรวมทุกชุดที่เล่นได้ 8 ประต ประกอบด้วยรอบคัดเลือกโอลิมปิก 1 ประตู, เอเชียนเกมส์ 2 ประตู, เอเชียนคัพ 1 ประตู, คิงส์คัพ 1 ประตู และเกมส์อื่นที่ฟีฟ่ารับรองอีก 3 ประตู

หลังจากเลิกเล่นฟุตบอลได้เดินทางไปศึกษาอบรมวิชาโค้ชที่ประเทศอังกฤษถึง 2 ปี และกลับมาเมืองไทยโดยทำหน้าที่คุมทีมสโมสรฟุตบอลธนาคารกรุงเทพ และได้คุมทีมชาติไทยในปี พ.ศ. 2535 ซึ่งทีมชาติไทยชุดนั้นได้กลายเป็นดรีมทีมในเวลาต่อมา หลังจากคุมทีมระดับชาติ ชัชชัย พหลแพทย์ก็กลับมาคุมทีมในระดับสโมสรอีกครั้งกับทีมสโมสรฟุตบอลโอสถสภา และย้ายไปคุมทีมฮองอันห์ยาลายในประเทศเวียดนาม และช่วงกลางฤดูกาล 2551 ของไทยแลนด์พรีเมียร์ลีก ก็กลับมาคุมทีมในไทยกับสโมสรกรมศุลกากร แต่ไม่อาจช่วยให้ทีมรอดจากการตกชั้นได้ จึงย้ายกลับไปคุมฮองอันห์ยาลายอีกครั้งในปี 2552

นอกจากนี้ชัชชัย พหลแพทย์ยังเคยคุมทีมชาติไทยชุดใหญ่ในปี 2547 ลงแข่งขันรายการเอเชียนคัพที่ประเทศจีน

เดือนสิงหาคม 2552 ชัชชัย พหลแพทย์ถูกทาบทามให้มาคุมทีมนครปฐมในเลกที่ 2 ของไทยพรีเมียร์ลีก ฤดูกาล 2552 แต่ได้ปฏิเสธในการทำหน้าที่ดังกล่าวปัจจุบันทำหน้าที่ ที่ปรึกษาฝ่ายเทคนิค สโมสรหนองบัวพิชชญ