Vyrůstala jako dcera krejčího a operní zpěvačky v neworském Brooklynu, kde se už během středoškolských studií na Thomas Jefferson High School věnovala divadlu. Po maturitě pracovala v jedné prodejně, dělala modelku a navštěvovala herecké kurzy v New School of Social Research. Uměleckou kariéru zahájila jako taneční sboristka v nočním klubu La Conga, vystupovala v letním repertoáru mimobroadwayských divadelních souborů a poč. 40. let hrála drobné role na Broadwayi, mj. v muzikálové komedii Setkání s lidmi, v historickém dramatu Helen Jeromeové Hraběnka Waleská a v operetě Rosalinda, režírované Maxem Reinhardtem.

Díky úloze Annie Carnesové v broadwayském muzikálu Oscara Hammersteina II a Richarda Rodgerse Oklahoma! uzavřela 1943 smlouvu s hollywoodskou společností Columbia, v jejíchž filmech vytvářela postavy naivních a veselých blondýnek. Poprvé na sebe upozornila úlohou číšnice Pat Krollové, kterou zabije její milenec-divadelní herec (Ronald Colman), ztotožněný s rolí Othella, v kriminálním psychologickém dramatu Dvojí život (r. G. Cukor). Mezi kandidáty na Oscara 1951 byla navržena za roli tovární dělnice Alice Trippové, s níž naváže milostný poměr a nakonec ji těhotnou utopí ctižádostivý mladík (Montgomery Clift), ve film. adaptaci románu Theodora Dreisera Místo na výsluní (r. G. Stevens).

V roce 1955 se opět představila na Broadwayi, kde po boku Bena Gazzary zazářila jako narkomanova manželka ve válečném dramatu Michaela W. Grazza Klobouk plný deště a zároveň absolvovala hereckou průpravu u Lee Strasberga a Elii Kazana v Actors Studiu. Po čtyřleté odmlce se vrátila před film. kameru a hned získala Oscara 1959 za vedlejší úlohu hlučné a chamtivé paní Van Daanové ve stejnojmenném film. přepisu známé knihy Deník Anny Frankové (r. G. Stevens). Neméně tak strhující kreaci, oceněnou Oscarem 1965, předvedla v postavě matky slepé dívky (Elizabeth Hartmanová), o jejíž lásce k mladému černochovi (Sidney Poitier) vypráví drama Kus modrého nebe (r. G. Green).

Během 60. let se pro svou plnoštíhlou postavu stala oblíbenou představitelkou autoritativních, ordinérních a poživačných matek: bohatá pseudointelektuální vdova Charlotte Hazeová, jejíž mladičká dcera (Sue Lyonová) udržuje poměr se starším mužem (James Mason), ve stejnojmenné film. adaptaci skandálního románu Vladimira Nabokova Lolita (r. S. Kubrick); šílená vůdkyně zabijácké rodiny Kate Barkerová v kriminálním dramatu Krvavá máma (r. R. Corman); židovská matka hereckého adepta (Lenny Baker) v komedii z newyorského uměleckého prostředí poč. 50. let Příští stanice Greenwich Village (r. P. Mazursky).

Nominaci na Oscara 1972 jí vynesla úloha statečné paní Rosenové, která se snaží spolu s několika zbylými pasažéry vyprostit se z potápějícího zámořského parníku, v dramatu Dobrodružství Poseidonu (r. R. Neame). Kromě účinkování ve filmech občas vystupuje také v TV, kde se stala laureátkou ceny Emmy 1964 díky roli frustrované staré panny v pořadu Boba Hopea Two Is the Number (Dvě je číslo).

Je autorkou divadelní hry One Night Stands of a Noisy Passenger (1971, Jednonoční pobyty hlučného pasažéra) a dvou autobiografických knih - Shelley, Also Know as Shirley (1981, Shelley, také známá jako Shirley) a Shelley II: The Middle of My Century (1989, Shelley II: Střed mého století) - v nichž nejen shrnula své herecké zkušenosti a zážitky, ale vzpomíná také na svá manželství s textilním obchodníkem Mackem Paulem Mayerem (1943-47), s italským hercem Vittorio Gassmanem (1952-54) a s hercem Anthony Franciosou (1957-60).