Una vez estudiante de psicología en la Universidad de Teherán, Shahab Hosseini dejó la escuela con la intención de emigrar a Canadá. En cambio, terminó como locutor de radio en Irán. A esto le siguió un trabajo como presentados de Oxygen, un programa de televisión para la audiencia juvenil, y algunos pequeños papeles de actuación en algunas series de televisión. Su debut en el cine fue en Rokhsareh (2002), actuando junto a Mitra Hajjar. Su carrera como actor despegó con su trabajo en películas como The Fifth Reaction (2003) de Tahmineh Milani y Superstar (2009). Recibió el Oso de Plata del Festival Internacional de Cine de Berlín por su papel como el irascible Hodjat en la aclamada película de Asghar Farhadi Una separación (2011). Años más tarde, ganó el premio al Mejor Actor en el Festival de Cine de Cannes de 2016 por su papel en El cliente. Hosseini protagoniza Pesadilla en el Hotel Normandie (2020), donde una pareja deberá enfrentarse a los secretos que se interponen entre ellos si es que quieren salir alguna vez de un misterioso hotel.