Walmor de Souza Chagas nasceu em Porto Alegre ou Alegrete, Rio Grande do Sul.

Mudou-se para São Paulo no começo dos anos 50, buscando uma chance no cinema. Cursou a Faculdade de Filosofia da Universidade de São Paulo. Foi homem de teatro, com larga atuação, e era apontado como artista de indiscutíveis méritos e criador de personagens de grande impacto.

Em 1952 fundou o Teatro das Segundas-Feiras, junto com Ítalo Rossi, encenando “Luta até o amanhecer”, de Ugo Betti. Estreou no Teatro Brasileiro de Comédia em 1954, atuando na peça “Assassinato a domicílio”, de Frederick Knott, com direção de Adolfo Celi.

A estreia de Walmor Chagas no cinema aconteceu em 1965, quando interpretou o empresário Carlos em São Paulo S/A, de Luís Sérgio Person, e contracenou com Eva Wilma. O filme recebeu o Prêmio Cabeza de Palenque na VIII Reseña Mundial de los Festivales Cinematográficos de Acapulco, e a atuação de Walmor recebeu elogios do cineasta espanhol Luis Buñuel.

Na televisão, fez inúmeros personagens marcantes como o Fábio em Locomotivas, Alberto Karany em Coração Alado, Horácio Ragner em Eu Prometo, Oliva em Vereda Tropical, Afonso da Maia em Os Maias, Guilherme Amarante Paes em Salsa e Merengue e mais recentemente o Dr. Salvatore em A Favorita. Também participou de outras obras importantes na TV como Avenida Paulista, O Pagador de Promessas e Mad Maria.

Walmor Chagas era viúvo da atriz Cacilda Becker, com quem viveu durante treze anos - até a morte dela, em 1969. A união teve início em 1956, durante os ensaios de Gata em Teto de Zinco Quente, de Tennessee Williams, sob a direção de Maurice Vaneau. O casal tinha uma filha, adotada em 1964, a cantora Maria Clara Becker Chagas, conhecida como Clara Becker.