В мае на 64-м Каннском кинофестивале состоялась премьера снятого ещё в 2008 году «Древа жизни», которое получило главную награду — «Золотую пальмовую ветвь». Первоначально премьеру планировалось провести на 63-й Каннском кинофестивале, но режиссёр не успел закончить фильм к тому времени. Центральные роли, супружескую пару О’Брайенов, исполнили Честейн и Брэд Питт. По сюжету, у Джека, одного из троих сыновей главных героев, развивается эдипов комплекс (бессознательное сексуальное влечение к родителю противоположного пола). Актриса охарактеризовала свою героиню как «воплощение человеколюбия», однако призналась, что изображать её спокойствие было очень тяжело. Честейн хотела изобразить миссис О’Брайен максимально приземлённой и реалистичной. В процессе подготовки к роли она много медитировала и, по совету Малика, рассматривала картины с Мадонной, чтобы достигнуть состояния внутреннего умиротворения. Также актриса пересмотрела почти все фильмы с Лорен Бэколл. За роль в «Древе жизни» Честейн удостоилась многих наград, включая премии в номинации «Прорыв года» (на этой же церемонии она победила в номинации «Лучшая актриса второго плана» за фильм «Укрытие»), премий Ассоциации кинокритиков Чикаго в номинации «Лучшая актриса второго плана» и «Спутник» в той же номинации.