Nata e cresciuta a Los Angeles, ha studiato presso la Columbia University School of the Arts, dove è stata premiata per il cortometraggio Dinner Party. Ha iniziato la sua carriera come assistente al montaggio per il film di Beeban Kidron La vedova americana e come assistente alla post-produzione di Boyz n the Hood – Strade violente di John Singleton. Debutta con il suo primo lungometraggio nel 1998 con il film High Art, vincitore di numerosi premi.
Negli anni successivi lavora per la televisione, dirigendo episodi di serie televisive come Homicide, Six Feet Under e The L Word. Nel 2004 ha fatto parte della giuria del Sundance Film Festival. Nel 2005 la dirige sua seconda opera Laurel Canyon – Dritto in fondo al cuore, interpretata tra gli altri da Frances McDormand, Christian Bale, Kate Beckinsale, Natascha McElhone e Alessandro Nivola.
Nel 2010 dirige I ragazzi stanno bene, con Annette Bening, Julianne Moore e Mark Ruffalo, film presentato con successo al Sundance Film Festival e premiato nel corso del 60o Festival di Berlino
La regista è apertamente lesbica, ha una relazione con la musicista Wendy Melvoin.[1] La coppia ha un figlio, che la Cholodenko ha concepito tramite inseminazione artificiale. Questa esperienza ha ispirato la storia del film I ragazzi stanno bene. (Wikipedia)