همایون شجریان، فرزند استاد آواز ایران محمدرضا شجریان در شهر تهران و در خانواده‌ای عجین با موسیقی چشم به جهان گشود و از آنجا که پدرش در حال ضبط آوازی در دستگاه همایون بود، نامش را "همایون" نهادند. از کودکی علاقه به موسیقی و ریتم در او نمایان بود و نزد استاد بی‌همتای تنبک، شادروان ناصر فرهنگ‌فر و جمشید محبی به فراگیری تکنیک و شناخت ریتم موسیقی پرداخت. از ده‌ سالگی در کنار خواهرانش آموختن آواز را نزد پدر شروع کرد و در دوران بلوغ، روزانه تکنیک آواز و صداسازی را به‌صورت فشرده فرا گرفت. در همان زمان به هنرستان موسیقی رفت و به‌جز پیانو که یادگیری آن اجباری بود، کمانچه را به‌عنوان ساز تخصصی خود انتخاب کرد و در خارج از هنرستان به ادامه‌ی فراگیری آن نزد اردشیر کامکار پرداخت.

از سال 1370، با هنرمندان بزرگی نظیر داریوش پیرنیاکان، مجید درخشانی و کیهان کلهر و همچنین گروه "آوا" و پدرش در کنسرت‌های آمریکا، اروپا و ایران، با نواختن تنبک همراهی و همنوازی کرد. همایون شجریان در آلبوم "طبیب دل" از سیامک شجریان به نواختن سنتور، دایره و دهل پرداخته و تدوین، میکس و مسترینگ دیجیتال این آلبوم نیز بر عهده‌ی او و ریموند موسسیان بوده است.

همایون شجریان در 21 سالگی ازدواج کرد که حاصل این ازدواج، دخترش "یاسمین" است و در بیست و چهار سالگی برای اولین بار در مراسم بزرگداشت شاعر و متفکر آلمانی، گوته در آلمان در کنار نوازندگی، بر روی صحنه به هم‌خوانی با پدر پرداخت. او همچنین مدیریت شرکت فرهنگی-هنری "دل‌آواز" را بر عهده دارد.

همایون در چندین آلبوم پدرش مانند "در خیال" و "بوی باران" با نواختن ساز نقش مهمی ایفا کرده است و آلبوم "نسیم وصل" که در اردیبهشت سال 1382 منتشر شد، اولین اثری است که همایون به تنهایی خوانندگی آن را بر عهده داشته و علاوه بر اجرای آواز، به نوازندگی دایره و دهل نیز پرداخته است. در سال 1383 دومین آلبوم مستقل او به نام "ناشکیبا" منتشر شد که در این آلبوم یکی از آهنگ‌های ساخته‌ی همایون نیز اجرا گردید. در همین سال آلبوم سوم او به نام "شوق دوست" به آهنگسازی در اسفندماه منتشر شد. چهارمین آلبوم مستقل او با نام "نقش خیال" در سال 1384 و پنجمین آلبومش "با نام ستاره‌ها" (مجموعه‌ی تصانیف) در سال 1385 منتشر شد. همایون در این آلبوم نیز خوانندگی، نواختن دایره و دهل را برعهده داشته‌است. در سال 1387 دو آلبوم "قیژک کولی" در مایه‌ی دشتی و "خورشید آرزو" با همراهی گروه "دستان در مایه‌ی بیات اصفهان به صورت همزمان منتشر شد. آلبوم "آب، نان، آواز"، هشتمین آلبوم شجریان در بیست اسفندماه 1388 روانه بازار شد که دومین اثر مشترک او و علی قمصری پس از "نقش خیال" است.

آلبوم "سیمرغ" حاصل ضبط گروهی قطعه به‌رهبری حمید متبسم در تالار رودکی و مجموعه‌ی "شوق‌نامه" حاصل پنج سال پژوهش نظری و ممارست عملی گروه "عبدالقادر مراغه‌ای" به سرپرستی محمدرضا درویشی پیرامون موسیقی عهد تیموری و بازآفرینی تصانیف منسوب به عبدالقادر در سال 1390 منتشر شد و کنسرت "سیمرغ" به‌رهبری هومن خلعتبری در اروپا اجرا شد. در همین سال آلبوم دیگری با همکاری گروه "دستان" با نام "ای جان جان بی من مرو" منتشر شد. در سال 1391 آلبوم "آسمانی" با بداهه‌نوازی تار شهرام میرجلالی و همراهی ضربِ همایون منتشر شد که این دومین همکاری این دو در قالب آلبوم موسیقی بود. در همین سال او گروه تازه‌ای به نام "سیاوش" به همراهی سهراب پورناظری تشکیل داد و کنسرت‌هایی در سطح کشور اجرا کرد.

همایون شجریان در سال 1392 کنسرت‌هایی با همراهی سهراب پورناظری، همایون نصیری و حسین رضایی‌نیا در پاریس (تئاتر دولاویل)، گوتنبرگ و استکهلم سوئد برگزار کرد. همچنین در دوازدهمین دوره‌ی جشنواره‌ی بین‌المللی موسیقی "موازین" در مراکش، به‌همراه برادران پورناظری شرکت نمود و با سهراب پورناظری در ساخت موسیقی متن فیلم سینمایی "آرایش غلیظ" و خواندن تیتراژ پایانی فیلم بر روی غزل مولانا "با من صنما دل یک‌دله کن" همکاری کرد. آلبوم "چه آتش‌ها"، سومین اثر مشترک همایون شجریان و علی قمصری، حاصل ضبط زنده‌ی اجرای گروه همنوازان حصار در پاییز ۹۰ در تالار وحدت تهران است. علاوه بر این آلبوم "نه فرشته‌ام نه شیطان" نیز در همین سال منتشر شد که اواخر سال با اقبال گسترده‌ی مخاطبان روبرو شد و کلیپ "چرا رفتی" ساخته‌ی باران کوثری از همین آلبوم، موجی از بازخوردهای گوناگون را در پی داشت.
این آلبوم در سال 1393در صدر لیست پرفروش‌ترین آلبوم‌های موسیقی قرار گرفت که نایاب شدن آن در مراکز فروش محصولات فرهنگی را در پی داشت. همچنین با نام Beyond Any Formدر خارج از کشور توزیع شد، در بین محبوب‌ترین آلبوم‌های سایت cdbaby قرار گرفت. "مستور و مست" نام آخرین آلبوم همایون شجریان است.