У Дэмьена есть младшая сестра Анна, являющаяся актрисой и цирковой исполнительницей.

Мать Дэмьена — Силия Шазелл — американка, писатель и профессор истории в колледже Нью-Джерси. Его отец — Бернар Шазелл — француз, профессор информатики в Принстонском университете.

Дэмьен учился кинематографу в Гарвардском университете и окончил его в 2007 году.

Шазелл говорил, что у него был требовательный учитель, который стал прототипом Теренса Флетчера в «Одержимости». Дэмьен понимал, что, в отличие от главного героя фильма, у него нет таланта, чтобы стать великим музыкантом, и после средней школы, вернувшись к кино, назвал кино своей «первой любовью».