В 1877 году окончил 4-ю московскую гимназию
В 1881 году окончил естественное отделение физико-математического факультета московского университета
В 1886 году получил учёную степень магистра зоологии в Санкт-Петербургском университете
С 1886 году состоял приват-доцентом и хранителем зоотомического кабинета при Петербургском университете
В 1889 году получил степень доктора зоологии за диссертацию «Наблюдения над фауной Белого моря» («Труды Санкт-Петербургского Общества Естествознания», том XX, 1889)
С 1889 года профессор и заведующий кафедрой зоологии позвоночных Петербургского университета
С 1906 член-корреспондент Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук
С 1920 года академик Российской академии наук
В 1921—1922 году ректор Петроградского государственного университета
Неоднократно (в 1889, 1891—1892, 1995, 1898, 1900 и 1903 годах) был командирован за границу для научных наблюдений на зоологические станции в Неаполе, Виллафранка, St.-Vaast и Роскове. Кроме того, был командирован университетом и санкт-петербургским обществом естествоиспытателей для зоологических испытаний на Белое море в 1887, 1888 и 1893 годах.
Основные труды по морфологии, эмбриологии и систематике беспозвоночных животных. Описал зародышевые листки членистоногих, преимущественно паукообразных; доказал трёхсегментное строение олигомерных червей и кишечнодышащих. Ряд работ по систематике и эволюции морских пауков (пантопод). Шимкевичу принадлежат широкие филогенетические обобщения об основных путях эволюции животных, в частности о происхождении разных групп червей и хордовых. Выступал с теоретическими статьями по проблемам эволюции, в которых защищал и развивал дарвиновскую теорию естественного отбора. Широко пропагандировал биологического знания. Активный организатор науки и высшей школы, Шимкевич занимался также вопросами преподавания биологии в средней школе. Автор учебников по общей биологии и сравнительной анатомии позвоночных для университетов и учебника зоологии для средней школы.