او در یک خانواده فرهنگی رشد یافت و فرزند ارشد خانواده است.

آخرین مدرک تحصیلی او دیپلم علوم انسانی است و تحصیلات دانشگاهی خود را در رشته روانشناسی نیمه تمام گذاشت.

فعالیت شهاب حسینی با گویندگی در رادیو اغاز شد و در سال ۱۳۷۷ با اجرادر تلویزیون کارش را ادامه داد. اولین کار اجرا تلویزیونی او جنگ اکسیژن بود.

در سال ۱۳۷۸ دربرنامه های رنگ صبح (مجری، ۱۳۷۸) برپا – برپا (مجری، ۱۳۷۸)، با شما (مجری، ۱۳۷۸) اکسیژن (سری دوم، مجری، ۱۳۷۸) کار اجرا را ادامه داد.

وی در جشنواره فیلم کن ۲۰۱۶ با ایفای نقش در فیلم فروشنده به کارگردانی اصغر فرهادی، توانست جایزه بهترین بازیگر مرد جشنواره فیلم کن را به خود اختصاص بدهد.

همچنین او خرس نقره‌ای بهترین بازیگر مرد را به‌همراه گروه بازیگران مرد فیلم جدایی نادر از سیمین در جشنواره بین المللی فیلم برلین ۲۰۱۱، را از آن خود کرد.