Shemar Moore est né le 20 avril 1970 à Oakland (Californie, USA), d'une mère blanche et d'un père afro-américain. Il a passé une partie de son enfance aux Pays-Bas avec sa mère, avant de retrouver son père aux Etats-Unis. Il parle ainsi couramment néerlandais. Il étudie la communication au Gunn High School à l'université de Santa Clara, où il s'adonne à sa passion pour le baseball. Mais doté d'un physique avantageux, le jeune homme choisit finalement de devenir acteur.
Sa carrière débute en 1998 dans le soap opéra
Les Feux de l'amour, où il joue pendant près de dix ans au total le rôle de Malcolm. Il apparaît également dans
Les Anges de la nuit en 2002 et présente une émission musicale,
Soul Train, de 1999 à 2003.
En 2005, il intègre le casting de la série
Esprits criminels, où il joue un des personnages principaux, Derek Morgan.
Il est régulièrement cité dans les magazines parmi les hommes les plus sexys du monde. La presse people prête à Shemar Moore des relations avec la chanteuse Toni Braxton ou encore l'actrice Halle Berry.