Była pierwszą Hinduską, a drugą osobą tej narodowości (po Rakeshu Sharmie), która znalazła się w kosmosie. Jej pasją było latanie. Miała uprawnienia (również instruktorskie) pilota szybowcowego, samolotów jedno- i wielosilnikowych oraz hydroplanów. Zajmowała się także krótkofalarstwem, posiadała znak KD5ESI.
Aby kwalifikowała się wiekiem do egzaminu maturalnego, zmieniono w dokumentach jej datę urodzin na 1 lipca 1961 roku[1].
1976 – ukończyła Tagore School w indyjskim mieście Karnal.
1982 – uzyskała licencjat z inżynierii lotniczej w Punjab Engineering College w Czandigarh, a następnie wyjechała do Stanów Zjednoczonych.
1984 – w tej samej dziedzinie uzyskała magisterium na University of Texas w Arlington.
1993 – przeniosła się do prywatnej firmy Overset Methods Inc., mającej siedzibę w Los Altos, w której pracowała do czasu powrotu do NASA w grudniu 1994.
12 grudnia 1994 – zakwalifikowała się do piętnastej grupy astronautów NASA jako kandydatka na specjalistę misji.
1995–1996 – po ukończeniu rocznego szkolenia w Centrum Lotów Kosmicznych im. Lyndona B. Johnsona (JSC) uzyskała kwalifikacje specjalisty misji. Następnie została skierowana do Biura Astronautów – pracowała w wydziałach EVA oraz robotyki i informatyki. W listopadzie 1996 została powołana do załogi STS-87 w charakterze specjalisty misji i głównego operatora manipulatora RMS.
19 listopada – 5 grudnia 1997 – uczestniczyła w blisko szesnastodniowej misji kosmicznej STS-87 realizowanej przez załogę promuColumbia. Podczas lotu miała umieścić na orbicie satelitę Spartan-201. Przedsięwzięcie to jednak nie powiodło się, satelita zaczął koziołkować. W rezultacie astronauci Winston Scott i Takao Doi musieli wykonać pozaplanowe wyjście w otwartą przestrzeń kosmiczną w celu podjęcia satelity. Problemy ze Spartanem spowodowały także niezamierzoną zmianę planu całej wyprawy.
Za nieprawidłowe wykonanie zadania początkowo obwiniono Chawlę. Jednakże późniejsze, pięciomiesięczne dochodzenie NASA uwolniło ją od wszelkich zarzutów, ujawniając błędy w interfejsach oprogramowania oraz szeregu procedur stosowanych przez załogę i kontrolę naziemną.
1998 – pracowała w Biurze Astronautów, zajmując się zagadnieniami dotyczącymi wyposażenia dla załóg wahadłowców i Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
28 września 2000 – została wyznaczona specjalistą misji w załodze STS-107.
2003 – 16 stycznia po raz drugi poleciała w kosmos, ponownie na pokładzie wahadłowca Columbia. Dowódcą załogi był Rick Husband. Prom pilotował William McCool. Obok Chawli grupę specjalistów misji tworzyli: David Brown, Michael P. Anderson, Laurel Clark i astronauta izraelskiIlan Ramon. Wyprawa STS-107 miała charakter naukowy. Astronauci przeprowadzili 82 eksperymenty biologiczne, geofizyczne, technologiczne i fizyczne. 1 lutego podczas powrotu Columbii na Ziemię wahadłowiec rozpadł się w powietrzu na niespełna szesnaście minut przed planowanym lądowaniem. Śmierć poniosła cała załoga. Szczątki Kalpany Chawli zostały przewiezione do jej rodzinnych Indii.