Se graduó en el Instituto de Tecnología de Tangshan (más tarde rebautizado como Instituto de Ferrocarriles de Tangshan y Universidad Jiaotong del Suroeste) en 1952 y permaneció en la escuela para enseñar. 1954**Se unió a China. En 1957 fue a estudiar a la Unión Soviética y en 1961 recibió un doctorado asociado en ciencias técnicas del Instituto Ferroviario de Leningrado de la Unión Soviética. Después de regresar a China, se desempeñó sucesivamente como profesor en el Instituto Ferroviario de Tangshan, profesor asociado y profesor en la Universidad Jiaotong del Suroeste, director del Instituto de Investigación de Locomotoras y Material Rodante, director del Laboratorio Estatal Clave de Energía de Tracción y supervisor de doctorado. En 1991, fue elegido miembro del Departamento de Tecnología de la Academia de Ciencias de China. En 1994, fue rebautizado como académico de la Academia de Ciencias de China. Ese mismo año, fue elegido académico del Departamento. de Ingeniería Mecánica y de Transporte de la Academia China de Ingeniería. Es miembro del Comité de Ciencia y Tecnología de la Comisión Nacional de Educación y líder del Grupo Temático de Transporte. Lleva mucho tiempo comprometido con la enseñanza y la investigación de la dinámica y el control de sistemas de vehículos. En 1983, publicó la "Teoría del cálculo de la fuerza de fluencia no lineal entre ruedas y carriles", conocida como "Teoría de Shen" y ampliamente citada a nivel internacional. Se han logrado una serie de resultados en dinámica rueda-carril, estabilidad lateral, respuesta dinámica aleatoria, estado estacionario y paso dinámico en curvas. Se desarrolló con éxito el primer bogie de camión de tipo pasante de mi país, que redujo el desgaste de las llantas a casi cero. Presidió la creación del Laboratorio Nacional Clave de Potencia de Tracción con el objetivo de solucionar cargas pesadas, altas velocidades y seguridad. Recibió el premio Zhan Tianyou Achievement Award en 1993. Ha escrito artículos como "Entorno dinámico y principios de diseño de bogies de turismos de alta velocidad" e "Investigación sobre el rendimiento dinámico de bogies de camiones de baja potencia".
El 28 de julio de 2010, Shen Zhiyun propuso la idea de construir un tren maglev al vacío con una velocidad teórica de 20.000 kilómetros por hora.