Está situada sobre la orilla derecha del río Chapáyevka, un afluente del Volga (embalse de Sarátov), a 34 km (46 km por carretera) de Samara.
La fundación de Chapáyevsk se remonta a 1909, por un decreto del zar Nicolás II, que ordena la creación en este emplazamiento de una fábrica militar (armas químicas).
En 1927, la localidad, llamada Troitsk, se convierte en la ciudad de Chapáyevsk, rebautizada así en homenaje al famoso comandante del Ejército Rojo Vasili Chapáyev.
La ciudad vio su población disminuir en un 24% respecto al censo de 1989.
En un encuentro con los representantes del Kremlin en abril de 2008, el alcalde en ese momento, Nikolái Malajov, anunció su voluntad de cerrar la ciudad y reasentar a la población en otro lugar, dada la polución ambiental, que hace que se den tres veces más muertos por cáncer y tuberculosis en Chapáyevsk que en el resto de las ciudades del óblast.