Etter endt eksamen fra Brooklyn Technical High School underviste Shapiro i matematikk ved Cornell University, før han tok en mastergrad i fysikk ved Harvard University. Siden 1982 har Shapiro vært ansatt som professor ved Harvard University. Shapiro var direktør ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics fra 1982 til 2004. Shapiro begynte som professor i fysikk ved Massachusetts Institute of Technology i 1967. I 1994 ble Shapiro tildelt Albert Einstein-medaljen.