Il a obtenu le diplôme de l'Ecole normale supérieure en 1885 et l'agrégation de philosophie en 1888. Il a également été diplômé de chinois à l'Ecole spéciale spéciale des Langues orientales vivantes.
De 1908 à 1912, Edouard Chavannes a été directeur d'études à l'Ecole Pratique des Hautes Etudes, Ve section.
De 1889 à 1891, il a été attaché libre à la légation de France à Pékin et chargé de missions scientifiques en Chine de 1891 à 1893 et de 1907 à 1918. Il a enseigné les langues et littératures chinoise et tartare-mandchoue au Collège de France.
Edouard Chavannes a également été membre, secrétaire puis vice-président de la Société asiatique de Paris et de la Royal Asiatic Society de Londres, ainsi que membre de l'Académie impériale des Sciences de Russie de Saint-Pétersbourg. D'autre part, Edouard Chavannes a été membre du Comité de publication du Journal des Savants à partir de 1909 et co-directeur de la revue T'oung Pao à partir de 1904.
Chavannes était un orientaliste spécialisé en sinologie, philologie et littérature chinoise, épigraphie chinoise, archéologie (Chine septentrionale), histoire de l'art chinois, iconographie, chronologie chinoise, histoire et géographie de l'Extrême-Orient, histoire des religions et des folklores de l'Extrême-Orient.
- Le traité sur les sacrifices Fong et Chan de Se ma Ts'ien (traduction), 1890.
- La sculpture sur pierre en Chine au temps des deux dynasties Han, 1893.
- "Le Nestorianisme et l'inscription de Kara-Balgassoun", Journal asiatique, 1893.
- Voyages des pèlerins bouddhistes. Les religieux éminents qui allèrent chercher la loi dans les pays d'Occident, mémoire composé à l'époque de la grande dynastie T'ang par I-tsing (traduction), 1894.
- Les Mémoires historiques de Se-ma-Ts'ien, 5 vol. (traduction annotée), 1895-1905.
- "Les inscriptions chinoises de Bodh-Gayâ", Revue de l'Histoire des Religions, 1896.
- "Voyages chinois chez les Khitan et les Jou-Tchen", Journal asiatique, 1897.
- Dix inscriptions chinoises de l'Asie centrale d'après les estampages de M. Ch.-E. Bonin, 1902.
- Documents sur les Tou Kiue (Turcs) occidentaux, 1903.
- "Voyage de Song Yun dans l'Udyâna et le Gandhâra (518-522 p. C.)" (traduction ; dans Bulletin de l'Ecole française d'Extrême-Orient), 1903.
- "Dix inscriptions chinoises de l'Asie centrale d'après les estampages de M. Ch.-E. Bouin", Mémoires présentés par divers savants à l'Académie des Inscriptions et Belles-Lettres, 1904.
- "Inscriptions et pièces de chancellerie chinoise de l'époque mongole", T'oung Pao, 1904.
- "Les livres chinois avant l'invention du papier", Journal asiatique, 1905.
- "Quatre Inscriptions du Yun-nan (Mission du Commandant d'Ollone)", 1909.
- Le T'ai Chan. Essai de monographie d'un culte chinois. Le dieu du sol dans la Chine antique (appendice), 1910.
- Cinq cent contes et apologues extraits du Tripitaka chinois et traduits en français, 3 vol., 1910-1911.
- "La divination par l'écaille de tortue dans la haute Antiquité chinoise (d'après un livre de M.Lo Tchen-yu)", Journal asiatique, 1911.
- Ars Asiatica. I, La peinture chinoise au musée Cernuschi (en collaboration avec R. Petrucci). II, Six monuments de la sculpture chinoise, 1912.
- Les documents chinois découverts par Aurel Stein dans les sables du Turkestan oriental, 1913.
- Mission archéologique dans la Chine septentrionale. I, 1, La sculpture à l'époque des Han. I, 2, La sculpture bouddhique, 1913-1915.
- De l'expression des vœux dans l'art populaire chinois, 1922.
- École pratique des hautes études, Section des sciences religieuses. Annuaire 1918-1919. 1917. p. 48-49.
- "Edouard Chavannes", par H. Cordier, Journal asiatique, mars-avril 1918, p. 197-248.
- "Chavannes (Edouard)", par A. Foucher, Association amicale des Anciens Elèves de l'Ecole Normale Supérieure, 1919, p. 70-74.
- "Notice sur la vie et les travaux de M. Edouard Chavannes", par R. Dussaud, CRAI, 1946, p. 635-647.
R. Dussaud, « Notice sur la vie et les travaux de M. Edouard Chavannes », CRAI, 1946, p. 635-647.
Patrick Cabanel, « Emmanuel-Édouard Chavannes », in P. Cabanel – A. Encrevé (dir.), Dictionnaire biographique des protestants français de 1787 à nos jours, t. I : A-C, Paris : Éditions de Paris Max Chaleil, Paris, 2015, p. 670-671.