Ширли Джонс родилась 31 марта 1934 года в городке Черлерой в штате Пенсильвания. Её родители назвали дочь в честь актрисы Ширли Темпл. После окончания школы в 1952 году Джонс приняла участие в конкурсе красоты «Мисс Питсбург» и стала победительницей. В 1953 году она поступала в колледж в Нью-Джерси. Во время летних каникул в Нью-Йорке Ширли Джонс понравилась одному из агентов и он подписал с ней контракт на выступления в мюзиклах.
В 1955 году Ширли Джонс дебютировала в кино в экранизации мюзикла «Оклахома!», где исполнила одну их главных ролей. После успеха фильма последовал ещё ряд ролей в музыкальных картинах, а наибольшего успеха она достигла в 1960 году, когда была удостоена премии «Оскар» за свою роль в фильме «Элмер Гантри».
В 1960-е годы началась активная карьера Джонс на телевидении. Она появилась в таких сериалах как «Театр 90», «Боб Хоуп представляет», «Дни нашей жизни», «Улица Сезам» и «Семья Партридж». Одной из самых ярких телевизионных ролей актрисы стала Ширли Патридж в музыкальном ситкоме «Семья Партридж», где Джонс стала исполнительницей многих музыкальных тем, одна из которых, «Think I Love You», даже заняла первое место в Billboards Top 100 в 1970 году. Также в фильмографии Ширли Джонс много телевизионных фильмов, среди которых «Было время, дорогое», роль в котором принесла ей номинацию на «Эмми».
В 2004 году актриса вернулась на Бродвей, где появилась в постановке «42ая улица». В августе 2008 года был выпущен музыкальный сборник «Shirley Jones — Then & Now», содержащий 24 песни из музыкальной карьеры Джонс.
В августе 1956 года актриса вышла замуж за актёра Джека Кэссиди, от которого родила троих детей. В 1974 году они развелись, а в 1977 году она вступила в брак с комическим актёром Марти Иглсом. Несмотря на большие скандалы и несколько попыток разойтись, они всё же до сих пор остаются вместе.
В 1986 году на Голливудской аллее славы была заложена звезда Ширли Джонс.