Su verdadero nombre era Shirley Schrift y nació el 18 de agosto de 1922 en St. Louis (Missouri), hija de un figurinista y una cantante de ópera lo que le familiarizó con el mundo del espectáculo.
 

  
   Cuando tenía 11 años su familia se trasladó a Nueva York y estudió interpretación en el Actor's Studio entre otros centros.

  Sus primeros pasos fueron en Broadway y en el cine comenzó como bailarina en los años 40, en películas como Las modelos, hasta que George
Cukor le dio un papel dramático en 'Doble vida' a la que siguieron 'Una vida marcada' (1948), de Robert Siodmak y 'Río Rojo' (1948), de Howard Hawks.
 
  En 1942 contrajo su primer matrimonio con Paul Miller que duró hasta 1952.
 
La mejor década de su filmografía fue la de los años 50 comenzando con el western 'Winchester 73' (1950), de Anthony Mann, con James Stewart, 'Un lugar en el sol' (1951), de George Stevens, con Montgomery Clift y Elizabeth Taylor, que fue su primera candidatura al Oscar.
 
  En 1952 se casó con Vittorio Gassman de quien se divorció en 1954 tras hacer juntos el film 'Mambo' (1954).
 
Continuó su buena década con 'La torre de los ambiciosos' (1954), de Robert Wise, con William Holden, 'La noche del cazador' (1955), de Charles Laughton, con Robert Mitchum, y 'El gran cuchillo' (1955), de Robert Aldrich.
 
  En 1957 contrajo su tercer matrimonio con Anthony Franciosa que duró hasta 1960.
  
Del 55 al 59 estuvo dedicada a hacer teatro y volvió al cine con 'El diario de Anna Frank' (1959) con la que le llegó su primer Oscar como actriz secundaria.
 
  La década de los 60 se inició bien ya que Stanley Kubrick la llamó para hacer de madre de 'Lolita' (1961), repitió con George Cukor en 'Confidencias de mujer' (1962) y con 'Un retazo de azul' (1965), de Guy Green, le llegó su segundo Oscar como secundaria continuando con 'Harper, investigador privado' (1966) de Jack Smight junto a Paul Newman, 'Camino de la venganza' (1968), de Sydney Pollack, con Burt Lancaster y 'Buona sera Sra. Campbell' (1968) de Melvin Frank, con Gina Lollobrígida.

   En los 70 su figura comenzó a decaer pero aún tuvo tiempo de hacer 'Mamá sangrienta '(1970) de Roger Corman, 'La aventura del Poseidón' (1972) de Ronald Neame, que le valió una nueva candidatura al Oscar, 'Próxima parada Greenwich Village', de Paul Mazursky (1976) y 'El quimérico inquilino' (1976), de Roman Polanski.
 
  En los años 80 hizo algunas series de televisión como 'Kojak' y películas como 'S.O.B.' (1981), de Blake Edwards.
 
Uno de sus últimos papeles que le hemos visto ha sido en 'Retrato de una dama' (1996), de Jane Campion.

   Sus matrimonios fueron cortos y escandalosos, como los libros que escribió sobre su vida y las relaciones que mantuvo con los actores con los que actuó en más de 130 películas y serie de televisión.

  Shirley Winters murió en el Centro de rehabilitación de Los Ángeles, a causa de un fallo cardíaco, el sábado 14 de enero de 2006, a los 85 años de edad.

  En 1960 recibió la Estrella en el Paseo de la fama y en 1998 el Premio a su carrera en el Festival de Hollywood.