Ширли родилась в богатой семье, её отец был президентом Universal Steel Corporation, а мать - дочерью еврейского мультимиллионера Германа (Хаймана) Розенберга, изобретателя самонарезающего винта. С самых ранних лет Ширли привлекали танцы, хотя её отец считал это недостойным для своей дочери занятием. После окончания школы Ширли училась в различных университетах, посвящая основное время изучению балета по методу знаменитой американской танцовщицы и педагога Марты Грэхем. Чтобы избавиться от опеки отца, Ширли вышла замуж за Берта Кларка, вместе с которым переехала в Нью-Йорк и начала выступать в различных авангардных танцевальных коллективах.

В 1950-х годах психиатр посоветовал Ширли сменить карьеру танцовщицы на что-нибудь другое; выбор Кларк пал на кинематограф. В 1953 г. вышла её первая картина, "Dance in the Sun", которая почти сразу после выхода была названа лучшим танцевальным фильмом года. После успеха первого фильма Кларк начала брать уроки у знаменитого немецкого режиссёра-авангардиста Ханса Рихтера.

В 1955 г. Ширли Кларк стала членом Общества независимых режиссёров Америки. В 1960 г. вышла её короткометражная картина "Небоскрёб". В основу сюжета легло строительство небоскрёба на Пятой авеню и связанные с ним проблемы. За этот 20-минутный фильм Ширли Кларк удостоилась премии Оскар и премии Международного кинофестиваля в Сан-Франциско.

В своих картинах Ширли поднимала актуальные проблемы, такие как наркомания и расизм. В 1967 г. вышла очередная картина Кларк "Портрет Джейсона" - часовое интервью с гомосексуалистом и рассуждения на тему расизма и свободы выбора сексуальной ориентации. Всего через несколько месяцев документальный фильм получил премию Нью-Йоркского кинофестиваля, что шокировало большую часть американских критиков.

В 1970-х годах Кларк собрала собственный танцевальный коллектив "Видеофрикс", вместе с которым дала немало представлений - большей частью в стенах престижного нью-йоркского отеля "Челси".  В 1980-х Ширли Кларк вновь появилась в кинематографе, выпустив такие фильмы, как "Tongues", "Savage/Love" и "Performance". Последней её работой стал документальный фильм "Ornette: Made in America", вышедший в прокат в 1985 г.

Последние годы жизни она работала профессором кинематографии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. С 1985 г. Кларк страдала болезнью Альцгеймера.

Имя Ширли происходит от староанглийского слова со значением "чистый". Фамилия Бримберг, вероятно, топонимическая, немецкого происхождения. Фамилия Кларк - англо-ирландского происхождения, со значением "писарь, клерк".