Shirley Henderson est née le 24 novembre 1965 dans le village écossais de Forres, dans la région de Moray. Elle a toutefois grandi dans un autre village : Kincardine (Fife, Écosse).

Enfant, Henderson a commencé à chanter dans des clubs locaux, des organisations caritatives et diverses fêtes. Après le lycée, Shirley a fréquenté un club de théâtre. À 17 ans, après avoir obtenu son diplôme au collège de Fife, Shirley a déménagé à Londres, où elle a étudié l'art dramatique pendant trois ans à la Guildhall School of Music and Drama.