6歳からヴァイオリンを始め、これまでに徳永二男、江藤俊哉、ショーコ・アキ・アールの各氏に師事。桐朋学園大学を経て、1994年イェール大学音楽学部大学院修士課程アーティスト・ディプロマコースを卒業。同年、マイケル・ティルソン・トーマス率いるマイアミのオーケストラ、ニュー・ワールド・シンフォニーに入団。1995年にCDデビュー。

1997年には本拠地を日本に移し、本格的に音楽活動を始める。フジテレビの軽部真一アナウンサーとの共同プロデュースによる「めざましクラシックス」は1997年に始まり、2012年には15周年を迎え、現在までに通算公演回数230回を超える人気コンサートとなる。

2006年の自身のソロデビュー10周年時に企画・プロデュースし「12人のヴァイオリニスト」を立ち上げた。“観ても、聴いても、美しく、楽しいヴァイオリン・アンサンブル”というコンセプトでクラシックの敷居の高さを払拭し、クラシック音楽やヴァイオリンをより身近に感じてもらえるように活動を行っている。2006年の初コンサート以来、高嶋ちさ子 12人のヴァイオリニスト名義で現在までに233本30万人規模のコンサートを開催し各地で好評を博す。

また、コンポーザー・ピアニスト加羽沢美濃と組んだ「CHISA&MINO」、トークとコンサートの両方が楽しめる「ちさ子の部屋」、4歳以上を対象とした「ファミリーコンサート」、チェロとピアノ、高嶋ちさ子というトリオでお届けする「みんなのための音楽室〜室内楽編〜」、0歳からの「バギーコンサート」など、常にお客様の目線で考えられた楽しいコンサートを企画・プロデュースし、年間100本近いコンサートを毎年開催。
これに加え、海外オケとも多数共演し2003、04年にはプラハチェンバーソロイスツ、2008年5月には新イタリア合唱団、同年12月にはベルリン・フィル・ヴァイオリン・アンサンブルとのツアーも開催、全国各地で数多くの観客を集め、新たなクラシックファンを獲得している。

2014年7月2日にはハッツアンリミテッド移籍第１弾アルバム「COLORS〜Best Selection〜」をリリース、クラシックチャートで第１位を獲得、同年9月からは全国コンサートツアー 高嶋ちさ子 12人のヴァイオリニスト「COLORS」を開催。

2015年春には「live image 15 quinze」と「ディズニー・ファンタジア・コンサート」にライブナビゲーターとして出演した。

2015年7月1日にはHATS移籍第2弾アルバム「Strings on Fire」をリリース。2015年9月からはデビュー20周年を記念して20th Anniversary 高嶋ちさ子 ピアノクインテット「Strings on Fire」と20th Anniversary 高嶋ちさ子 12人のヴァイオリニスト「Brillante」異なる内容で2本立てのコンサートを開催予定。

演奏活動以外にも、2005年10月に自身初となる書籍「ヴァイオリニストの音楽案内-クラシック名曲50選」（PHP新書）、「知識ゼロからのクラシック入門」（幻冬舎）より刊行。2006年11月には「高嶋ちさ子の名曲案内〜心が10倍豊になるクラシック〜」（PHP新書）を刊行。

2015年4月3日にはPHP文庫より「ヴァイオリニストの音楽案内100 クラシックの名曲を聴く」を刊行、また、東京新聞に連載を持っている。
現在、演奏を中心にイベントやコンサートプロデュースに加え、テレビやラジオなどの各種メディア出演、執筆など活動の場は多岐に渡る。