Han vokste opp i Kristiania og tok examen artium i 1895 ved Aars og Voss' skole. Etter husflidsskole ble han læregutt hos Nicolai Benjamin Aall (1853–1919) ved Næs Jernverk. Etter et kortere studium ved Det Kongelige Frederiks Universitet (Universitetet i Oslo) ble han i 1901 ansatt som konservator og bestyrer ved historisk-antikvarisk del av Bergens Museum. Shetelig åpnet karrieren med å undersøke skipsgraven i Grønhaug på Karmøy. I 1904 ble han kalt til Oslo for å hjelpe Gabriel Gustafson med å grave ut Osebergfunnet. Han disputerte til doktorgrad i 1906 på avhandlingen (om korsformede spenner fra folkevandringstiden). Han var kunstinteressert og grunnla i 1910 tidsskriftet Kunst og kultur, sammen med Harry Fett (1875–1962) som han kjente fra Kristianiatiden. Shetelig ble i 1914 en av de fire første professorer utnevnt ved Bergens Museum. Etter Gustafsons død 1915 samarbeidet han med Anton Wilhelm Brøgger for å publisere Osebergfunnet ferdig. I 1920 ledet han utgravningen av Kvalsundskipet.