נולד בעיירה אמסטיביו בפולין, שם שימש אביו, רבי מאיר הכהן, ברבנות. למד בק7ימיי7 בישיבה של ר' יהושע חריף בעל "מגיני שלמה". כן למד בישיבה של ר' נתן נטע שפירא בעל "מגלה עמוקות". רוב ימיו חי בליטא. אביו רבי מאיר היה תלמיד חכם ידוע, ורבי שבתי למד תורה אצלו ואצל גדולי תורה נוספים (כדוגמת רבי העשיל), וכבר בילדותו נודע כעילוי מופלג, נשא לאשה את בתו של אחד מעשירי וילנה שמעון וולף, שהיה נכדו של הרמ"א, וישב בווילנא כשהוא סמוך על שולחן חותנו.
כבר בצעירותו נחשב לאחד מגדולי הפוסקים, ולמרות גילו הצעיר מונה לחבר ביה"ד של וילנא (אצל ר' משה לימא בעל החלקת מחוקק). בתקופת הגזירות שהחלה בעת המלחמה בין פולין לרוסיה, בעת כיבוש ווילנא בידי הרוסים בשנת 1655 גלה מווילנא ונדד ממקום למקום, עד שהגיע לעיר הלישוי שבצ'כיה, שם נתקבל לרב, אך נפטר לאחר זמן קצר.
רבי שבתי הספיק לכתוב ספרים רבים וחשובים, המפורסם בהם הוא הספר 'שפתי כהן' (בקיצור ש"ך, ועל שמו כונה הש"ך) על שולחן ערוך יורה דעה וחושן משפט, שרבי שבתי פרסם בקרקא בשנת ת"ו 1646, בהיותו בן 24.
באותה שנה יצא לאור בלובלין גם הספר 'טורי זה2 על חלק "יורה דעה" מאת ר' דוד הלוי סגל (ה16), שהיה פוסק זקן ומפורסם שחלק על הש"ך בהרבה. הש"ך השיב עליו השגות בשם "נקודות הכסף", שעל חלקן השיב ה16 ב"דף אחרון", ועל תשובות אלו ענה הש"ך בחריפות ב"קונטרס אחרון" (ה"דף" וה"קונטרס" נדפסו בסוף הכרך הראשון של חלק יו"ד, במהדורות הגדולות של השו"ע). כמו כן חיבר את הספר הלמדני "תקפו כהן" על "ספקות וחזקות" שנלמד הרבה בישיבות, ורבי יונתן אייבשיץ אף חיבר לו פירוש.
הש"ך היה לאחד מ"נושאי הכלים" (כינוי לפרשני השו"ע) העיקריים של שו"ע יורה דעה וחושן משפט, והם מודפסים בכל המהדורות.
כמו כן חיבר הש"ך את הספר "מגילת איפה" (אמסטרדם 1651), שבו הוא מבכה את חורבן קהילות אירופה שהיה עד לו. בספר יש מידע היסטורי רב על התקופה. ש"ך גם כתב קינות על פרעות ת"ח ות"ט (אמסטרדם 1651), חלק מקינותיו נכנסו לספר הקינות, הנאמרות על ידי האשכנזים ב9 באב.
למרות קביעת רבני ועד ארבע הארצות בשנת תמ"ג 1683 שיש לפסוק כ16 כשהוא חולק על הש"ך, מקובל לפסוק ברוב המקרים כש"ך נגד ה16. וכן רוב רבני פולין נטו בהלכה אחר הש"ך, בעוד שבגרמניה התקבלו פסיקות ה16.
קיימת אגדה המספרת שאיבד את בתו התינוקת ביער כשברח מביתו בשנת 1655, שנה בה כבשו הרוסים את ווילנא, ומלך או שר מקומי מצא אותה, וגידל אותה כנסיכה ללא שתדע את מוצאה היהודי, ובאורח פלאי, החליטה להצטרף לעם היהודי, ומצאה את אביה שזיהה אותה כבתו.