Figlia di un bancario, John Thomas, e di una proprietaria di un salone di bellezza, Rose, Shannen ha un fratello più grande di quattro anni, Tom. Il primo ruolo importante lo ottiene nel 1982, quando viene ingaggiata per interpretare Jenny Wilder nello sceneggiato La casa nella prateria. Dopo essere apparsa come guest star in molte fiction anni ottanta, tra le quali Magnum P.I., 21 Jump Street e Airwolf, dal 1986 al 1988 interpreta il ruolo di Kris Witherspoon nella serie Our house.

Nel 1982 il cinema si accorge di Shannen, e dopo essere apparsa nel film di Ron Howard Night Shift - Turno di notte, e dopo aver prestato la voce a Teresa nel cartone animato Brisby e il segreto di NIMH, otterrà un ruolo secondario nella commedia con Sarah Jessica Parker Girls Just Want to Have Fun. Nel 1989 partecipa al film Schegge di follia, con Winona Ryder. I suoi maggiori successi li deve al produttore Aaron Spelling.

Dopo avere interpretato Brenda Walsh, nel famoso serial Beverly Hills 90210, Shannen impersonerà Prue Halliwell nella serie tv Streghe. Shannen si presentò al provino del serial, assieme all'amica Holly Marie Combs, sperando di ottenere il ruolo di Piper, ma alla fine l'esito fu inverso. Nel 2001 lascerà la serie, dopo tre stagioni. Nel 1994 esce il film Sesso bendato, film che riceverà critiche amare. Il regista Kevin Smith la rilancia l'anno successivo nel film Generazione X.

Nel 2001 girerà insieme a Julian McMahon il film tv Another Day, mentre nel 2002 sarà ancora il regista Kevin Smith a rilanciarla nel cinema con il film Jay & Silent Bob... Fermate Hollywood!. Dal gennaio 2003 al 2004 presenta il reality show Scare Tactics sulla rete statunitense Sci Fi Channel. È stata una dei protagonisti della serie TV North Shore, un ritorno alle sue radici di attrice da soap opera. Nel 2005, partecipa alla serie comica per la tv Love, Inc., ma lascia lo show pochi mesi prima del debutto.

Shannen Doherty è citata nella puntata de I Simpson Homer alla berlina, nel film Shriek - Hai impegni per venerdì 17?, in due episodi della serie televisiva So NoTORIous e in una puntata di Will & Grace.

Nel 2006, è stata la conduttrice del reality show Breaking Up with Shannen Doherty - Un'amica come Shannen. Il reality, durato 13 puntate, vedeva fidanzati in crisi decidere del loro futuro sentimentale. È tornata a vestire i panni di Brenda Walsh nella prima stagione del telefilm 90210, seguito del vecchio telefilm Beverly Hills 90210 che l'ha condotta al successo, in onda sul canale statunitense The CW dal 2 settembre 2008. Nel 2010, in coppia col ballerino Mark Ballas, è stata una delle concorrenti della decima edizione di Dancing with the Stars, avendo dichiarato di parteciparvi per accontentare il padre, malato di cuore. Si è classificata ultima, eliminata dal televoto dopo appena due puntate.

L'attrice si è recentemente ricongiunta all'ex collega e migliore amica Holly Marie Combs girando un nuovo reality on the road come protagoniste di Off the Map with Shannen & Holly, che le seguirà nel corso di un lungo viaggio attraverso l'America e che debutterà nel 2015.