Она родилась в Еманжелинске — маленьком городке в Челябинской области.
«У нас был огород, где мы все понемногу работали. Если ты хотела есть картошку, то сначала должна была уметь ее выращивать. Только повзрослев, я узнала, что есть люди, которые покупают ее в супермаркете. Тогда я многому научилась, особенно тому, как выжить», — рассказывала она в интервью.
После школы Ирина поступила в экономический колледж на маркетолога, где ее заметили представители модельного агентства «Светлана».
Победа в местном конкурсе красоты открыла девушке путь в международную индустрию: уже в 18 лет с ней начали работать зарубежные агенты, сотрудничавшие ранее с Натальей Водяновой и Евгенией Володиной.
В 2007 году Шейк снялась в рекламе белья Intimissimi, а затем стала лицом бренда. Модель работала с известными фотографами и в 2011 году первой из россиянок появилась на обложке Sports Illustrated Swimsuit Edition.
Креативный директор Burberry Риккардо Тиши так сказал об Ирине Шейк: «Она не только необыкновенно красива — она всегда будет для меня культовой супермоделью: чрезвычайно трудолюбива, невероятно лояльна и является замечательным образцом для своей дочери».
За полтора десятилетия Шейк стала мировой звездой, украсив обложки Vogue в разных странах и ведущих глянцевых журналов. Она сотрудничала с L'Oreal Paris, Armani, Givenchy, Guess и другими модными домами.
Модель встречалась с Криштиану Роналду, а затем с актером Брэдли Купером, от которого в 2017 году родила дочь. В 2019 году пара рассталась.