Шамиль Хаматов родился 29 января 1985 года в городе Казань. Впервые интерес к актерской профессии проявился после просмотра фильма «Страна глухих» Валерия Тодоровского, где его сестра – знаменитая актриса Чулпан Хаматова, сыграла главную роль. После просмотра постановки «Три сестры» на сцене театра «Современник», окончательно определил свою будущую профессию.

После окончания школы переехал в Москву и поступил в Российскую академию театрального искусства на курс А.Бородина. Будучи ещё был академии дебютировал на сцене РАТИ. Актёра задействовали в постановках спектаклей «Приключения Тома Сойера», где он сыграл Мальчика, и «Повелитель мух». Дипломным был спектакль «Мёртвые души», где Шамиль появился в образах Манилова и Петрушки.

После окончания института, в 2005 году, получил приглашение в труппу театра «Современник», где состоялся его дебют в постановке спектакля «Голая пионерка». На этой же сцене Шамиль вскоре сыграл во многих постановках, лучшие из которых «Шарманка», «Пять вечеров», «Три сестры» и «Антоний&Клеопатра. Версия».

Кинодебют актера состоялся в 2002 году в комедийной притче режиссёра Рано Кубаевой «Чудная долина». В этом же году артист сыграл роль футболиста в сериал «Команда», а в следующем появился в «Неотложке-2».

Первая популярность пришла после выхода мелодрамы «Невеста» в 2006 году. Затем он сыграл в драме «Мёртвое поле» Аравина и сериале «И все-таки я люблю». В комедии «Трасса М8» актер сыграл бесстрашного и находчивого программиста, попадающего в невероятные передряги и скрывающегося от погони.

В ином амплуа актера зрители увидели в комедийной картине «Пикап: съём без правил». В мелодрамах с элементами боевика «Пятая группа крови», «Телохранитель-3» и «Выжить после» зрители снова увидели артиста романтичным и мужественным героем.

Одна из последних работ Шамиля Хаматова – роль в фильме «Стартап», прототипами главных героев которого являются создатели «Яндекса» Илья Сегалович и Аркадий Волож. В паре с Хаматовым в картине снялся звезда телеистории о Мишке Япончике Евгений Ткачук.