صدر در دبستان دانش، مدرسه راهنمایی اخباری، مدرسه راهنمایی اثنیعشری و دبیرستان دارالفنون تحصیلات خود را گذراند. یکسال بعد از انقلاب ۱۳۵۷ وارد دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران شد. وی در دوران دانشجویی به عضویت انجمن اسلامی دانشگاه علوم پزشکی تهران درآمد و مسئول جهاد دانشگاهی دانشکده پزشکی (۶۴-۱۳۵۹)، عضو شورای مدیریت دانشکده پزشکی (۶۴-۱۳۶۰) و سپس عضو کمیسیون مشورتی شورای عالی انقلاب فرهنگی (۱۳۶۴ تاکنون) شد. در سال ۱۳۶۶ دوره دکتری پزشکی را به پایان رساند و در همین سال معاون وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی شد و تا سال ۱۳۷۱ در این پست باقی ماند. در سال ۱۳۶۹ دوره تخصصی فیزیولوژی پزشکی را به اتمام رساند و یک سال بعد وارد مجلس شد و در دو دوره پیاپی چهارم و پنجم به عنوان نماینده تهران عضو مجلس بود.
او در حال حاضر (۱۳۸۹) استاد دانشگاه علوم پزشکی تهران است و فیزیولوژی (قلب و غدد درونریز) تدریس میکند و عضو گروه مؤلفین کتاب فیزیولوژی دانشگاه علوم پزشکی تهران است. وی در گذشته عضو شورای عالی آموزش مداوم جامعه پزشکی کشور (۱۳۷۹-۱۳۷۵)، عضو شورای عالی آموزش علوم پایه و بهداشت کشور (۱۳۷۹-۱۳۷۵)، عضو کمیته اخلاق در پژوهش وزارت بهداشت (۷۳-۷۰)، عضو هیأت ممتحنه و ارزشیابی دانشنامه تخصصی فیزیولوژی (۷۳-۷۸) و عضو گروه تحقیقات فیزیولوژی، ایمونولوژی، بیوشیمی معاونت پژوهشی وزارت بهداشت(۷۲-۷۶) نیز بودهاست.
پیش از انتخابات ریاست جمهوری ۱۳۸۸ برخی از اعضای جامعه روحانیت مبارز و حزب مؤتلفه پیشنهاد نامزدی در انتخابات را به او ارائه کردند ولی او از پاسخ صریح خودداری کرد و وقتی که مهندس میرحسین موسوی نامزدی خود را برای انتخابات اعلام کرد صدر که در جایگاه نایب رئیس جبهه پیروان خط امام و رهبری، ائتلافی از نیروهای اصولگرا، قرار داشت، از بررسی نامزدی آقای موسوی توسط این تشکل خبر داد ولی پس از آنکه این جبهه تصمیم نهایی خود را مبنی بر حمایت از محمود احمدینژاد اعلام کرد، صدر هم به جرگه حامیان احمدینژاد پیوست.
در دو سال اول مجلس هشتم وی ریاست کمیسیون بهداشت را علیرغم حضور دو وزیر سابق بهداشت (سید علیرضا مرندی و مسعود پزشکیان) برعهده گرفت. در سال اول و دوم مجلس برای رسیدن به کرسی نایب رئیسی ناکام ماند اما در سال سوم در خرداد ۱۳۸۹ توانست بر محمدرضا باهنر در انتخابات درونفراکسیونی و بر مسعود پزشکیان در انتخابات رسمی غلبه کند و نایب رئیس دوم مجلس شورای اسلامی شود.
شهابالدین صدر که برای شرکت در نهمین دوره انتخابات مجلس کاندیدا شده بود، صلاحیتاش مورد تأیید قرار نگرفت.[۴]