Шелли Шрифт (англ. Shirley Schrift) родилась 18 августа 1920 года в Сент-Луисе, штат Миссури в еврейской семье. Её отец, Джонас Шрифт, был дизайнером мужской одежды, а мать, Роза Уинтерс, певицей. Когда ей было три года, её семья переехала в Нью-Йорк. Там она занималась в актёрской студии «Hollywood Studio Club», где её соседкой по комнате была Мэрилин Монро. Она также посещала Шекспировские курсы Чарльза Лоутона и знаменитую Актёрскую студию.
Впервые на экранах Шелли Уинтерс появилась в 1943 году в фильме «Какая женщина!». Но первой звёздной работой стала её роль жертвы в фильме Джорджа Кьюкора «Двойная жизнь» (1947). Последовавшие далее роли в фильмах «Винчестер-73» (1950) и «Великий Гэтсби» (1949) добавили актрисе популярности, сильно возвысив её в Голливуде. В 1951 году за роль в фильме «Место под солнцем» она была номинирована на премию «Оскар», как «Лучшая актриса года». Хотя премию она и не получила, Уинтерс привлекла внимание многих голливудских режиссёров и заняла прочное место в американской киноиндустрии.
В 1950-е годы Уинтерс продолжала активно сниматься. Наиболее значимой в то время стала её роль в фильме Чарльза Лоутона «Ночь охотника» (1955), а в 1959 году за роль в фильме «Дневник Анны Франк» Уинтерс получила свою первую премию «Оскар», как «Лучшая актриса второго плана». Она сдержала свое обещание данное перед фильмом и через 16 лет после получения награды передала Оскар в музей Анны Франк. Помимо кино она также участвовала и в театральных постановках, в том числе и на Бродвее. В 1965 году Уинтерс во второй раз стала обладательницей «Оскара», за «Лучшую роль второго плана» в фильме «Клочок синевы».
Последующими примечательными её ролями стали Шарлотта в фильме Стэнли Кубрика «Лолита» (1962) и пассажирка Белла Роузен в «Приключение «Посейдона»» (1972), которая принесла номинацию на премию «Оскар». Знаменитой театральной постановкой с её участием в то время стала пьеса Теннесси Уильямса «Ночь Игуаны».
Аудитории 1980-х годов Уинтерс известна по своим автобиографиям и телевизионным ролям. Одним из последних фильмов с её участием стал «Портрет леди» в 1996 году, где она сыграла жену персонажа Джона Гилгуда. За многолетнюю активную кинокарьеру Шелли Уинтерс была удостоена звезды на Голливудской аллее славы.
Шелли Уинтерс четыре раза была замужем:
Незадолго до смерти актриса вышла замуж за своего старого компаньона Джерри ДеФорда, с которым прожила до этого 19 лет.
Шелли Уинтерс умерла 14 января 2006 года от паралича сердца в Центре реабилитации в Беверли-Хиллз в возрасте 85 лет.