Né en France d’un père Égyptien et d’une mère Franco–Américaine, Khalil Chahine commence sa carrière de guitariste en accompagnant de nombreux artistes aux horizons bien différents : Michel Legrand, Martial Solal, Jacques Dutronc, Diane Dufresne, Henri Salvador, etc.

Il a notamment participé au groupe formé par Jacques Dutronc pour l’accompagner au Casino de Paris en novembre 1992. Un CD a été enregistré et réalisé à cette occasion par Dominique Blanc-Francard, Jacques Dutronc au Casino, sur lequel on peut également entendre Jannick Top, André Ceccarelli ou Bernard Arcadio. Une captation a été réalisée par Jean-Marie Périer. 

Il poursuit ensuite son parcours principalement en tant que compositeur et arrangeur.

Il écrit des musiques pour la télévision (jingles pour le journal télévisé ou la météo de France 2 au milieu des années 90) et le cinéma (Vénus Beauté (Institut), 1999 ; Monsieur Batignole, 2000).

En 2012, le Musée du Louvre propose à Khalil Chahine d’écrire une partition originale sur le premier film d’animation Les Aventures du prince Ahmed, réalisé en 1926 par Lotte Reiniger. La musique conçue pour électronique et ensemble instrumental a été interprétée pendant la projection notamment sur la scène de l’Auditorium du Louvre en 2012, au Théâtre Liberté de Toulon dans le cadre du festival des Musiques pour l’écran en 2014 ainsi qu’au festival Jazz & Garonne à Marmande en 2015.

En 2018 paraît son 8^e album, Kafé Groppi, en hommage au café Groppi au Caire.