وی فرزند محمدرضا شجریان است و از کودکی علاقه به موسیقی و ریتم در او نمایان بود تا آن که با تشخیص پدر نزد ناصر فرهنگ‌فر به فراگیری تکنیک و شناخت ریتم که اساس موسیقی است پرداخت و چند سالی هم آموختن را نزد جمشید محبی ادامه داد. از ده‌سالگی به همراه خواهرانش نزد پدر آواز را شروع کرد و در دوران بلوغ روزانه تکنیک آواز و صداسازی را به‌صورت فشرده فراگرفت. در همان زمان به هنرستان موسیقی رفت و کمانچه را به عنوان ساز تخصصی خود انتخاب کرد و در خارج از هنرستان به ادامهٔ فراگیری آن نزد اردشیر کامکار و آشنایی با تار و سنتور به صورت گوشی پرداخت.
او از سال ۱۳۷۰ به‌همراه محمدرضا شجریان در کنسرت‌های آمریکا، اروپا و ایران (با تنبک) همراهی کرد و از ۱۳۷۸ به بعد در صحنهٔ کنسرت‌ها به هم‌خوانی با پدرش پرداخت. اولین اثر با حضور او یاد ایام نام دارد که در آن اثر همایون شجریان تنبک نوازی را بر عهده داشته‌است. همایون شجریان کنسرت‌های بسیاری را با بزرگان موسیقی اجرا کرده و آثار زیادی را به همراه آنان در ایران و جهان منتشر کرده‌است که می‌توان به آلبوم کنسرت‌های »بی تو بسر نمی‌شود« و» فریاد« اشاره کرد که هر دو اثر در سال‌های ۲۰۰۳ و ۲۰۰۵ نامزد دریافت جایزه گرمی شدند.
همایون شجریان به آهنگسازی برای سایر خوانندگان نیز مشغول بوده است؛ از جمله، تصنیف «دل سِتان» با مطلع «ای کاروان آهسته ران» را برای «علیرضا افتخاری» در آلبوم «قصه ی شمع» آهنگسازی کرده است.
اولین آلبوم همایون شجریان که به تنهایی خوانندگی آن را بر عهده داشت» نسیم وصل« نام دارد که آهنگسازی آن را محمدجواد ضرابیان بر عهده داشته است در سال ۱۳۸۲ منتشر شد. این سرآغازی بود بر اجرای کنسرت‌ها و آلبوم‌های مستقل او. وی پس از آن در سال ۱۳۸۳ دو آلبوم شوق دوست و ناشکیبا را منتشر کرد و در سال ۱۳۸۴ نقش خیال را به آهنگسازی علی قمصری به بازار عرضه کرد که با استقبال فراوانی روبرو شد. پس از آن در مهرماه ۱۳۸۵ آلبوم با ستاره‌هاکه حاصل همکاری او با محمدجواد ضرابیان می‌باشد را به بازار عرضه کرد. در سال ۱۳۸۷ دو آلبوم قیژک کولی و خورشید آرزو را با همکاری گروه دستان منتشر کرد. او آب، نان، آواز را به آهنگسازی علی قمصری در سال ۱۳۸۸ و آلبوم شب جدایی را در سال ۱۳۸۹ منتشر کرد. در سال ۱۳۹۰ او آلبوم شوق نامه و ای جان جان بی‌من مرو را عرضه کرد. آلبوم شوق نامه به نوعی بازیابی تصانیف منسوب به عبدالقادر مراغه‌ای است که حاصل ۴ سال تلاش گروهی به سرپرستی محمدرضا درویشی است.
