Narodila se jako Bernice Grant ve městě Omaha ve státě Nebraska. Její rodina se poté přestěhovala na západ a Shirley navštěvovala Hollywood High School, později studovala na kalifonské univerzitě. Požehnaná hudebním talentem se Shirley brzy vydala na koncertní šňůru na západní pobřeží se skupinou Guse Arnheima, aby se objevovala v nejrůznějších klubech a rádiových pořadech. Na západním pobřeží se objevila také v divadelní produkci nazvané Anythung Goes.
Výraznější role se jí pak dostalo až v klasickém hudebním filmu SAN FRANCISCO (1936), ve kterém se objevila společně s Clarkem Gablem a Jeanette MacDonald. V roce 1936 našla možnost získat viditelnější role u společnosti Paramount a strávila několik následujících let s takovými hereckými partnery jako Bing Crosby nebo Bob Hope ve filmech jako THE BIG BROADCAST OF 1937 (1936), WAIKIKI WEDDING (1937), THANKS FOR THE MEMORY (1938), PARIS HONEYMOON (1939) a SOME LIKE IT HOT (1939). Dostala šanci také v hlavních úlohách několika filmů jako PRISON FARM (1938), SAILORS ON LEAVE (1941) a A SONG FOR MISS JULIE (1945). Poslední jmenovaný snímek byl takovou Shirleyinou hereckou labutí písní. Poté, co krátce po třicítce opustila filmování, bylo ji málo vidět a málo o ní slyšet. Byla provdána za filmového agenta Kena Dolana, se kterým měla tři děti – dva syny a dceru. Shirley zemřela na rakovinu v kalifornském městě Menlo Park roku 1975.