شبنم قلی‌خانی در ۱۹ آبان ۱۳۵۶ در تهران متولد شد. او فعالیت بازیگری را در سال ۱۳۷۶ با بازی در تئاتر آنتیگونه در تئاتر شهر تهران آغاز کرد. او مورد توجه شهریار بحرانی قرارگرفت و در فیلم سینمایی مریم مقدس به کارگردانی وی درخشید. او نقش مریم، مادر عیسی مسیح را در این فیلم سینمایی ایفاکرد. او در نخستین مجموعهٔ تلویزیونی خود به نام اولین شب آرامش به کارگردانی احمد امینی به ایفای نقش پرداخت. در سال ۲۰۰۵، شبنم نخستین اثر خود به نام حقیقت یک دست‌فروش را که یک فیلم مستند بود، کارگردانی کرد و وارد عرصهٔ کارگردانی شد. او تاکنون چندین فیلم مستند و کوتاه و یک فیلم انیمیشن را کارگردانی کرده‌است.
شبنم قلی خانی یک سال بعد در مجموعهٔ تلویزیونی سال‌های برف و بنفشه که از کانال‌های اروپا، آمریکا و آسیا پخش‌شد، ایفای نقش کرد. او به زودی با علیرضا افخمی آشناشد و در دو مجموعهٔ تلویزیونی پنجمین خورشید و پنج کیلومتر تا بهشت به کارگردانی وی بازی کرد. او به فاز دوم مجموعهٔ تلویزیونی سرزمین کهن به کارگردانی کمال تبریزی پیوست و در این مجموعه نیز ایفای نقش کرد. پنج‌شنبهٔ آخر ماه کار دیگری از شبنم قلی‌خانی است که در سال ۱۳۹۰ ساخته‌شد. همچنین در سریال هشت و نیم دقیقه نیز به ایفای نقش پرداخت. او همچنین دارای چندین جایزه و تقدیرنامه از جشنواره‌های مختلف است.
او دارای دیپلم ریاضی فیزیک است و در دانشگاه در رشتهٔ تئاتر قبول‌شد و گرایش طراحی صحنه را برگزید. چندی پس از آن، در کنکور کارشناسی ارشد در گرایش کارگردانی تئاتر مشغول به تحصیل شد و هم‌اکنون فارغ‌التحصیل شده‌است. او از سال ۲۰۰۴ عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی بود و به آموزش بازیگری و تئاتر می‌پرداخت. وی همچنین بازیگری به کودکان را برای چندین سال در یک مؤسسهٔ فرهنگی تدریس می‌کرد. او استاد کارگردانی تئاتر از دانشگاه آزاد اسلامی تهران است و لیسانس طراحی صحنه را در سال ۲۰۰۰ از دانشگاه آزاد اسلامی تهران دریافت کرد. او به علت کار شخصی همسرش و ادامه تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد رشته کارگردانی تئاتر از ابتدای سال ۱۳۹۲ به استرالیا نقل مکان کرد و هم‌اکنون به ایران بازگشته و زندگی می‌کند.