Станция открыта 15 сентября 1997 года в составе участка «Садовая» — «Чкаловская». Названа по Чкаловскому проспекту. До ввода в эксплуатацию участка «Достоевская» — «Спасская» 7 марта 2009 года вместе со всеми станциями от станции "Садовая" до станции "Комендантский Проспект" входила в состав Правобережной линии.

У станции имеется единственный наземный вестибюль. Выполнен на возвышении и располагается на пересечении Большой Зелениной улицы и Чкаловского проспекта. На ступенях, ведущих к входу на станцию, установлен бюст В. П. Чкалова.

"Чкаловская" — односводчатая станция глубокого заложения (глубина — 60 метров).

Тематика художественного оформления станции посвящена авиации. Торец подземного зала украшает мозаика с изображением человека, плавно переходящего в небесную машину. Рисунок на посадочной платформе напоминает разметку на аэродроме, а металлические светильники над путями стилизованы под конструктивные элементы самолёта АНТ-6. Светильники на эскалаторной галерее выполнены в виде пропеллеров. Указатели на станции выполнены вместе со скамейками, расположенными в центре зала.