Anthony Chen asistió a la Escuela de Estudios de Cine y Medios de la Politécnica Ngee Ann. Su película de graduación de Ngee Ann Polytechnic, G-23 (2005), se proyectó en varios festivales de cine y ganó premios en Francia, Corea y Bélgica. Luego de su reclutamiento obligatorio en el ejército, Chen fue admitido en la Escuela Nacional de Cine y Televisión en el Reino Unido. Graduado en 2010, trabajó en varios cortometrajes antes de presentar su primer largometraje, Ilo Ilo, el cual ganó la Camera d'Or en el Festival de Cine de Cannes de 2013, convirtiéndolo en el primer y único singapurense en haber sido premiado en Cannes. La película también le valió el premio Achievement in Directing Award en los Asia Pacific Screen Awards 2013 y el premio Golden Horse a la mejor película, mejor director novel y mejor guion original. En 2023 presenta The Breaking Ice, la cual fue elegida para competir en la sección Un Certain Regard del Festival de Cine de Cannes.