Ирина Валерьевна Шайхлисламова родилась 6 января 1986 года в городе Еманжелинске (Челябинская область). Её отец Валерий Шайхлисламов был шахтёром, умер в 2000 г, когда Ирине было 14 лет, от болезни лёгких. Матери Ольге, преподавателю музыки, приходилось работать в двух местах, чтобы прокормить себя и двух дочерей, у Ирины есть старшая сестра Татьяна. Своей внешностью Ирина обязана татарскому происхождению по отцу и русскому по матери. Также известно, что бабушка Ирины — Галия Гайнисламовна Шайхлисламова (20.11.1924—20.12.2013; Сибай) во время ВОВ служила в разведке на 3-м Украинском фронте и День Победы встретила в Австрии, а после войны работала на элеваторе.
Сразу после окончания школы № 4 Еманжелинска Ирина уехала в Челябинск и поступила в Челябинский экономический колледж, где изучала маркетинг. Там представители местного имидж-клуба, заметив девушку, предложили ей работу в модельном агентстве "Светлана"
Карьера модели для Ирины началась с победы в Челябинском конкурсе красоты "Супермодель 2004". Скаут Гия Джикидзе, который также открыл Наталью Водянову, Евгению Володину, Полину Куклину, Елену Мельник, Ольгу Шерер и других успешных моделей, заметил Ирину и предложил ей стать профессиональной моделью. С 2005 года она начала работать в качестве модели в Европе, а затем в США.
В 2007 она стала лицом бренда Intimissimi, и представляла его до 2009 года. В 2009 Ирина снялась для рекламного ролика Intimissimi. Начиная с 2010 года Ирина Шейк представляла Intimissimi как посол марки. В марте 2016 вновь стала лицом итальянского модного бельевого бренда.
С 2007 года Ирина снимается каждый год для Sports Illustrated Swimsuit Issue, работая с такими фотографами, как Памела Хенсон, Стив Эрл, Риккардо Тинелли, Реннио Мейфреди и Рафаэль Мазуццо. В 2011 году Ирина Шейк стала первой российской моделью, попавшей на обложку Sports Illustrated Swimsuit Issue.
Ирина Шайхлисламова появлялась на обложках самых известных журналов, включая Vogue Russia (2016, 2017), Vogue Espana (2013, 2014, 2017), Vogue Turkey (2016), Vogue Germany (2016, 2017), Vogue Brasil (2014, 2017), Vogue Japan (2016, 2017), Vogue Mexico (2014), украшала обложки таких изданий, как Glamour, Maxim, Allure, GQ, Numero, Vanity Fair, Grazia, Harper’s Bazaar, Cosmopolitan.
В 2015 году заключила контракт с косметическим брендом L’Oreal Paris и стала международным послом марки, наряду с супермоделями Даутцен Крус, Ларой Стоун, Бьянкой Балти и др.
Была лицом брендов Armani Exchange (2010), Guess (2008—2009), Intimissimi (2007—2009, 2016, Beach Bunny (2009), Lacoste (2007), La Perla (2007), Givenchy & Givenchy Jeans (2015—2017), Agua Bendita (2015), Linda Farrow (2015), Replay (2011, 2017), Twin-Set (2014), Alberta Ferretti (2017), Blumarine (2017) и др.
В рангах сайта models.com Ирина Шейк значится в списке самых сексуальных моделей и икон индустрии.
В декабре 2016 года впервые приняла участие в показе нижнего белья Victoria’s Secret Fashion Show 2016 в Париже. Причём на подиум Ирина вышла уже беременной дочерью Леей де Сеной.
В 2019 году она стала новым лицом аромата Scandal от Жан-Поля Готье.
Ирина Шейк помогает родильному дому в своем родном городе Еманжелинске. Она и ее сестра помогли восстановить детскую палату местной больницы, и теперь собирает деньги от имени российской благотворительной организации "Помоги", которая оказывает помощь больным детям. Ирина является официальным послом компании "Помоги" в России.
Она является послом Продовольственного банка Нью-Йорка, а также ASPCA.
В 2022 году, она выступила против российского вторжения в Украину, заявила о намерении сделать пожертвования ЮНИСЕФ и Красному Кресту для поддержки их гуманитарных усилий на Украине и призвала своих последователей тоже сделать пожертвования.