หม่อมเจ้าชาตรีเฉลิม ยุคล ประสูติเมื่อวันที่  29 พฤศจิกายน พ.ศ. 2485 หรือ ท่านชายมุ้ย (แต่ส่วนใหญ่มักเรียกท่านสั้น ๆ ว่า ท่านมุ้ย)

หม่อมเจ้าชาตรีเฉลิม ศึกษาชั้นมัธยมที่วชิราวุธวิทยาลัยและโรงเรียนมัธยมที่โรงเรียนจีลอง แกรมม่า สคูล เมืองเมลเบิร์น ออสเตรเลีย ทรงสำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส วิชาเอกสาขาธรณีวิทยา และวิชาโท สาขาภาพยนตร์ เป็นเพื่อนร่วมห้องเรียนกับฟรานซิส ฟอร์ด คอปโปลา และโรมัน โปลันสกี้ ในระหว่างศึกษาชั้นปริญญาตรีทรงฝึกงานเป็นผู้ช่วยในทีมงานของ มีเรียน ซี. คูเปอร์ ผู้กำกับ และผู้อำนวยการสร้างภาพยนตร์เรื่อง ช้าง (1927) และ คิงคอง (1933)

เริ่มนิพนธ์บท และกำกับละครโทรทัศน์ เรื่อง “ผู้หญิงก็มีหัวใจ” ในปี พ.ศ. 2511 ถวายพระบิดา จากนั้นทรงก่อตั้งบริษัท พร้อมมิตรภาพยนตร์ (จากชื่อซอยพร้อมมิตร ถนนสุขุมวิท ที่ตั้งของวังละโว้และโรงถ่ายละโว้ภาพยนตร์ของพระบิดา) มีผลงานกำกับละครโทรทัศน์ “ห้องสีชมพู” (2512) , “เงือกน้อย” (2515) , และ”หมอผี” (2516)

ทรงกำกับภาพยนตร์ “มันมากับความมืด” เป็นเรื่องแรก เมื่อ พ.ศ. 2514 และ ทรงได้รับรางวัลผู้กำกับภาพยนตร์ดีเด่น พ.ศ. 2516 จากเรื่องเขาชื่อกานต์ (2516)