La relación bilateral inicia su camino con la acreditación del primer Cónsul de los Países Bajos, en 1826, en Valparaíso, Juan Francisco Doursther. La primera embajadora de Chile en el exterior fue Carmen Vial Freire, designada (en 1947) en Países Bajos. 

Desde los intereses comerciales hasta una agenda bilateral amplia y progresiva, en las últimas cinco décadas las relaciones estuvieron marcadas por los acontecimientos de la historia política y económica chilena. Con la ruptura de la democracia, muchos chilenos emigraron a tierras neerlandesas, donde obtuvieron protección y refugio. El apoyo de personalidades neerlandesas en el ámbito de los derechos humanos fue reconocido en un acto solemne efectuado en la Cancillería de Países Bajos, en 2016, oportunidad en la que la distinguida política y abogada Saskia Stuiveling, hablando a nombre de un grupo seleccionado de neerlandeses, recordó el afecto que había marcado el encuentro con los chilenos en esas circunstancias. La creación del Instituto para el Nuevo Chile, apoyado por la Municipalidad de Rotterdam y el gobierno de Países Bajos, cumplió una tarea seminal en la vida política y cultural de chilenos y latinoamericanos en ese período. Este encuentro de los chilenos con Países Bajos ha quedado plasmado en el libro 40 Años, 40 Historias, Refugiados chilenos y Solidaridad en Holanda (2013).

La relación bilateral volvió a tener un nuevo impulso con la visita oficial del Presidente Patricio Aylwin, en abril de 1991, a la cual han seguido encuentros entre las más altas autoridades. En 1996, se firmó el Convenio sobre Seguridad Social, modificado en 2005, y en actual proceso de actualización. Dando relieve a estas relaciones, la Reina Beatrix visitó Chile en marzo de 2003 y, en 2009, la Presidenta Michelle Bachelet realizó una visita de Estado a Países Bajos, entre el 25 y 27 de mayo de 2009, siendo recibida por Su Majestad. En esa oportunidad, se celebraron reuniones con el Primer Ministro Jan Peter Balkenende y con las Presidentas de ambas Cámaras de los Estados Generales (Parlamento). Durante la visita se firmaron acuerdos relativos a la cooperación en materia de educación. En esa década, Chile intensificó su cooperación con Países Bajos acerca de material para la defensa.

A principios de 2009, el entonces Príncipe Heredero Guillermo, acompañado de la Princesa Máxima, realizaron una visita privada a la región de Magallanes, incluyendo la Antártica. Posteriormente, destacan las visitas a Países Bajos de los Subsecretarios de Relaciones Exteriores, Fernando Schmidt, en 2012, y del Subsecretario Edgardo Riveros, en 2015. A su vez, en los últimos años, han tenido lugar las visitas de los Ministros de Relaciones Exteriores de Países Bajos a Chile, Uri Rosenthal, en mayo de 2012, reuniéndose con el Ministro Alfredo Moreno, y Bernard Koenders, en 2016, quien se reunió con el Ministro Heraldo Muñoz. Con ocasión de los procesos ante la Corte Internacional de Justicia, los Ministros de Relaciones Exteriores de Chile han concurrido a La Haya para integrar las delegaciones oficiales. Ese ha sido el caso de los Ministros Alfredo Moreno (2012), Heraldo Muñoz (2015 y 2017) y Roberto Ampuero (2018).
Las relaciones bilaterales se sustentan en la comunidad de valores que animan a ambos Estados respecto del sistema político democrático, el respeto y la promoción de los derechos humanos, el rol de los partidos políticos y la sociedad civil, la adhesión al sistema multilateral y la importancia del derecho internacional en la preservación de la paz y la seguridad internacionales. Chile comparte con Países Bajos los objetivos de la Coalición por la Igualdad de Derechos en torno a los derechos de las personas LGBTI, así como la preocupación por la dimensión de los derechos humanos en el ámbito de los negocios.

En el ámbito comercial, las relaciones se conducen principalmente en el marco del Acuerdo de Asociación entre Chile y la Unión Europea, vigente desde 2003, actualmente en proceso de modernización.

Destacando el rol de las personas en este ámbito, en 2015 se entregó la Medalla Cámara de Diputados al académico de origen chileno, quien encabeza los estudios latinoamericanos en la Universidad de Leiden, Patricio Silva. En 2017, se condecoró con la Orden Bernardo O'Higgins, en grado de Oficial, al presidente de la Fundación Neerlandesa de Navegantes del Cabo de Hornos (Stichting Nederlandse Kaap Hoorn-vaarders), Kees van Louvezijn. Desde el punto de vista cultural, la celebración en 2016 del avistamiento/descubrimiento por navegantes neerlandeses del Cabo de Hornos en enero de 1616, dio lugar a una serie de encuentros, investigaciones y publicaciones que pusieron de relieve el amplio conjunto de materias que comprende la agenda bilateral.

En materia de formación de capital humano avanzado, los estudiantes chilenos desarrollan una activa labor académica de postgrado y especialización, siendo la Red de Investigadores IN.NL una expresión de esta creciente red de conocimientos y personas que está renovando la relación bilateral, con apoyo de Becas Chile, y de las propias universidades receptoras de los estudiantes. Existen acuerdos de cooperación académica directa entre universidades chilenas y neerlandesas, entre ellas, Groningen, Leiden, TU Delft y Erasmus (Rotterdam).

En el ámbito cultural, las relaciones se expresan mediante una serie de iniciativas y actividades que comprenden desde festivales de cine, hasta presentaciones musicales y de escritores. En este ámbito, destacan los autores que han sido distinguidos con la Conferencia Spinoza en la Universidad de Ámsterdam, junto al Instituto Cervantes y la Embajada de España, entre ellos, Isabel Allende y Jorge Edwards. También, destacan el Holland Festival en Ámsterdam, las distinciones otorgadas por la Fundación Prins Claus, el Festival Internacional de Cine de Rotterdam, entre otros.