Chloé Dominguez a obtenu son doctorat en interprétation musicale à l'Université McGill auprès de Matt Haimovitz, où elle remporte la plus importante bourse d'études musicales offerte par un organisme du secteur privé au Canada, soit le Violon d'or de l'École de musique Schulich. Auparavant, elle a obtenu un diplôme d'artiste et une maîtrise en interprétation musicale également à McGill, ainsi qu’un diplôme d’Études Supérieures I au Conservatoire de musique de Montréal. Sa thèse de doctorat portant  sur « La musique pour violoncelle au Québec : contexte, interprétation et catalogue annoté » les fonds FQRSC lui ont décerné une bourse pour l’excellence de ses recherches.

La musique de chambre étant au coeur de ses activités, Chloé Dominguez partage la scène avec des musiciens tels que Mark Fewer, James Campbell, Paul Stewart, Charles-Richard Hamelin, Jonathan Crow, Douglas McNabney, Andrew Wan et Guy Few. Membre fondateur de l’Ensemble Morpheus, de l’Ensemble Spirit’20, et de l’Ensemble Uccello, elle s’est produit à travers le Canada et les États-Unis. À titre de soliste et de chambriste, elle participe à de nombreux festivals internationaux dont le Festival de Lanaudière, les Concerts aux Iles du Bic, Festival of the Sound, MusiMars, le Festival de musique de chambre de Montréal, Le Domaine Forget, Casalmaggiore, Computer Music Conference et le Centre d’Arts Orford et le Festival Classica. Elle est également violoncelle solo de l'Orchestre classique de Montréal.

Très impliquée dans la création musicale d’aujourd’hui, Chloé est violoncelle solo de l'Ensemble Contemporain de Montréal + dirigé par Véronique Lacroix et participe à des concerts avec la  SMCQ sous la direction de Walter Boudreau. Elle a créé plusieurs œuvres, notamment trois pièces du compositeur Sean Ferguson pour violoncelle et électronique : le concerto pour violoncelle Ex Asperis (2008), Duo pour un violoncelle et un danseur (2008), ainsi que Miroirs (2007). Aussi, fréquemment invitée comme soliste des meilleurs ensembles de musique contemporaine de Montréal, elle n’hésite pas à sortir des sentiers battus dans son exploration artistique. Elle a collaboré étroitement avec le Centre interdisciplinaire de recherche en musique, médias et technologie (CIRMMT), entre autres dans le cadre du projet Digital Orchestra, où son équipe de recherche a reçu le Prix du directeur pour l'excellence en recherche interdisciplinaire.

Elle s’est vu décerné plusieurs prix et bourses prestigieux, notamment les prix Jeunes Artistes et Galaxie de Radio Canada, le premier prix au Festival de musique du Royaume, une bourse de promotion de carrière du Conseil des arts du Canada, ainsi que les bourses Schulich Scholars et Max Stern de l’Université McGill. En 2009, Chloé est l’une des gagnantes de la Banque d’instruments de musique du Conseil des Arts du Canada et remporte le prêt du violoncelle McConnell Nicolaus Gagliano de 1824, évalué à 350 000.00$, pour une durée de trois ans. Chloé Dominguez a été professeur de violoncelle invité à la Schulich School of Music de l'Université McGill (2014-2015) en remplacement du violoncelliste Matt Haimovitz. Elle enseigne présentement la musique de chambre à l'Univeristé McGill et à l'Académie de musique du Domaine Forget, ainsi que le violoncelle à l'Université du Québec à Montréal.

Chloé joue sur un violoncelle Lorenzo Carcassi de 1745