Своё образование она получила в Хьюстоне. Шеннон Уокер окончила среднюю школу Вестбари, а затем Райсовским университете получила учёные степени: сперва бакалавра наук по физике (1987), а затем магистра (1992) и доктора философии (1993) по астрофизике.
Она принимала участие в 15-м, 16-м, 17-м и 18-м наборах в отряд астронавтов, но отобрана не была, и лишь 6 мая 2004 года была зачислена в отряд астронавтов НАСА в составе 19-го набора.
В феврале 2006 года она завершила подготовку для кандидатов в астронавты, которая включала научно-технические брифинги, интенсивное обучение устройству систем шаттла и Международной космической станции, физиологическую тренировку, лётную подготовку на Т-38, а также обучение выживанию в пустыне и на воде.
До своего первого полёта на корабле «Союз ТМА-19» Шеннон Уокер была дублёром бортинженера корабля «Союз ТМА-16» и участвовала в первых тренировках в штаб-квартире компании SpaceX, нацеленных на взаимодействии экипажа с кораблем «Дракон» во время его приближения и стыковки с МКС.
«Союз ТМА-19» стартовал 16 июня 2010 года (15-го по московскому времени), Шеннон была назначена в экипаж в качестве бортинженера-1. 18 июня была произведена стыковка корабля с МКС и по настоящее время Шеннон является бортинженером 24-й и продолжит свою работу в составе 25-й основной экспедиции на МКС.
