23 февраля 1911 года Шамси Бадалбейли родился в городе Шуша — древнем культурном центре Азербайджана — в семье выдающегося педагога и общественного деятеля Бадала бека Бадалбейли (1875–1932) и Рахимы ханым Каджар (1880–1966). Начальное образование получил в средней школе в Баку. После окончания школы Ш. Бадалбейли поступил в Азербайджанский педагогический техникум. В эти годы он с увлечением участвовал в кружке художественной самодеятельности, испытывая свой актёрский талант. В 1927 году окончил Азербайджанский педагогический техникум. В 1927–1932 годах учился в Азербайджанской государственной консерватории: два года на отделении народных инструментов, затем в классе теории композиции стал учеником Узеира Гаджибекова. В эти годы играл на таре в оркестре Азербайджанского государственного драматического театра под руководством своего старшего брата, композитора и дирижёра Афрасияба Бадалбейли. Иногда сопровождал актёров игрой на таре из-за кулис в постановках «Невеста огня» и «Севиль» Дж. Джаббарлы. В то же время, подружившись с драматургом и режиссёром Джафаром Джаббарлы, помогал ему в сценической деятельности. Это усилило его интерес к режиссуре, и он начал работать ассистентом режиссёра на постановках пьес Дж. Джаббарлы. В 1930–1932 годах заведовал отделом «Искусство и литература» в редакции газеты «Гянж ишчи» («Молодой рабочий»), на страницах которой публиковался ряд его статей о различных постановках. С 1932 года (с мая) по 1942 год работал ассистентом режиссёра и режиссёром в Азербайджанском государственном драматическом театре. В 1933 году Ш. Бадалбейли был направлен Народным комиссариатом просвещения Азербайджана в Москву на режиссёрскую стажировку. В Москве, в Малом театре, проходил стажировку в качестве ассистента режиссёра под руководством выдающегося режиссёра К. Марджанишвили при постановке «Дон Карлоса» Шиллера. Также обогащал свой опыт в творческой мастерской режиссёра А. Попова в Театре Революции, участвовал в подготовке постановки пьесы Н. Погодина «Мой друг». После возвращения в Баку в 1936 году продолжил работу режиссёром в Азербайджанском государственном драматическом театре, поставив ряд спектаклей. Ш. Бадалбейли принимал участие в качестве ассистента режиссёра в подготовке постановок пьес Дж. Джаббарлы «В 1905 году» и «Невеста огня». Особо отмечалась его творческая работа над постановкой комедии М. Ф. Ахундова «Месье Жордан и дервиш Мастали шах» (совместно с режиссёром М. Зейналовым) как современная трактовка классической комедии. С 1939 года начал профессиональную деятельность как самостоятельный режиссёр и занимался творчеством до конца жизни. В разные периоды жизни Ш. Бадалбейли занимал руководящие должности в различных театрах и был удостоен ряда наград и почётных званий за заслуги в области искусства. Шамси Бадалбейли скончался 23 мая 1987 года и похоронен в Баку на Аллее почётного захоронения.
