Shailene Woodley lahir di Simi Valley, California, dari pasangan Lori (Victor), seorang konselor sekolah menengah, dan Lonnie Woodley, seorang kepala sekolah. Ia memiliki satu kakak laki-laki bernama Tanner. Sejak usia empat tahun, mulai berpose sebagai model komersial. Karier aktingnya dimulai pada tahun 1999 dengan film Replacing Dad, dan terus berkembang melalui berbagai peran di serial TV seperti The District dan The O.C.. Saat berusia 15 tahun, ia didiagnosis skoliosis idiopatik dan memakai brace selama dua tahun, yang berhasil mengatasi kondisi tersebut.

Pada tahun 2008, Shailene mendapatkan peran utama sebagai Amy Juergens di The Secret Life of the American Teenager. Puncak kariernya terjadi pada tahun 2011 saat tampil di The Descendants, berpasangan dengan George Clooney, yang mendapatkan pengakuan kritis dan penghargaan seperti Independent Spirit Award dan MTV Movie Awards. Ia juga terkenal lewat perannya sebagai Tris di seri film Divergent dan tampil di berbagai film lain seperti The Fault in Our Stars, White Bird in a Blizzard, serta tampil di serial Big Little Lies. Selain karier, ia pernah bertunangan dengan quarterback Green Bay Packers, Aaron Rodgers, namun akhirnya berpisah.