ดร.ชัยรัตน์ อุทัยพิบูลย์ สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและโทด้านเภสัชศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น โดยทุนการศึกษาจากรัฐบาลญี่ปุ่น และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกจาก MRC National Institute for Medical Research และ University College London สหราชอาณาจักร โดยทุนการศึกษาจากรัฐบาลไทยในการวิจัยวัคซีนสำหรับโรคมาลาเรีย ดร.ชัยรัตน์ได้เข้าทำงานที่ไบโอเทคในฐานะนักวิจัยในปี 2539 และได้รับแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลทางการแพทย์ ในปี 2562

ดร.ชัยรัตน์ ดำเนินงานวิจัยเกี่ยวกับโรคมาลาเรีย โดยเน้นศึกษากลไกการดื้อยา การค้นหาเป้าหมายใหม่ของยา ตลอดจนการพัฒนายาต้านมาลาเรียชนิดใหม่ โดยมีผลงานตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติด้านการแพทย์มากกว่า 30 เรื่อง และยังได้รับรางวัลวิทยานิพนธ์ สาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์ จากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ ประจำปี 2547 รางวัลผลงานวิจัยระดับดีมาก สาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์ จากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ ประจำปี 2559 และ 2560