Ирина Валерьевна Шайхлисламова родилась в городе Еманжелинск (Челябинская область). Её отец Валерий был шахтёром, он рано умер от болезни лёгких. Матери, Ольге, преподавателю музыки, приходилось работать в двух местах, чтобы прокормить себя и двух дочерей. Своей внешностью Ирина обязана татарскому происхождению по отцу и русскому по матери. Также у неё есть старшая сестра Татьяна. 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 Edition, работая с известными фотографами Pamela Hanson, Steve Erle, Riccardo Tinelli, Rennio Maifredi и Raphael Mazucco. В 2011 году Ирина Шейк стала первой российской моделью, попавшей на обложку Sports Illustrated Swimsuit Edition.
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 иконах индустрии.
В декабре 2016 года впервые приняла участие в показе нижнего белья Victoria's Secret Fashion Show 2016 в Париже.
Ирина помогает родному городу Еманжелинску. Она выделила средства на ремонт палат и покупку необходимых вещей для детей-отказников, и сейчас активно сотрудничает с благотворительным фондом «Помоги.орг», собирая средства на операции для больных детей.