Nach einer Fotografie- und Laborantentätigkeit studierte Dieter Chill an der Hochschule für Film und Fernsehen in Babelsberg das Fach Kamera. Sein Debüt als Kameramann gab er 1989 mit dem DEFA-Spielfilm "Motivsuche" (Regie Dietmar Hochmuth) und drehte anschließend mit Herrmann Zschoche "Das Mädchen aus dem Fahrstuhl". In den folgenden Jahren Kamera bei diversen Dokumentarfilmen, dabei mehrmals in Zusammenarbeit mit Lothar Schuster und Barbara Kasper ("Hella Hirsch") sowie Gerd Kroske ("Bahnhof Brest"), außerdem Co-Autor und -Regisseur mit Peter Badel ("Im schönsten Wiesengrunde") und Stephan Suschke ("Ich bin mit meiner Angst allein"). Neben Kinofilmen ("Spuk im Reich der Schatten", "Die Farbe der Seele") zahlreiche Engagements für Fernsehfilme sowie Reihen und Serien wie "Tatort", "Polizeiruf 110", "Kommissar Rex" und "Berlin, Berlin". Seit 2000 mehrere Filme in eigener Produktion ("Jahrtausendnacht", "Frühlingssinfonie", "Per Elba fra 7 minuti"). Dieter Chill ist auch als Autor tätig.