Thompson grandit à Monheim am Rhein. Son père est originaire du Zimbabwe, sa mère est sud-africaine. Seul l'anglais est parlé à la maison, Thompson, comme son frère, n'apprend pas l'allemand avant la maternelle.
En 1989, elle et son frère aîné Marc commencent le football au 1. FC Monheim. Après cinq ans, elle arrive au Fortuna Düsseldorf et joue deux ans dans l'équipe jeunes. Après qu’elle n'est plus autorisée à jouer avec des garçons dans une équipe, elle arrive au Garather SV. Elle rejoint le SG Essen-Schönebeck en 1999, en passant par le SVG Neuss-Weissenberg. Lors de sa dernière année, elle devient championne de Basse-Rhénanie et rejoint immédiatement l'équipe première. Après onze buts dans la première moitié de la saison, elle arrive le au FCR Duisbourg, pour lequel elle marque au moins dix buts chaque saison.
Le , elle joue pour la première fois dans l'équipe nationale allemande. L'adversaire est le Nigeria. Entre et , elle étudie à la Regis University de Denver. Lors de la saison de Bundesliga 2004/05, Thompson est meilleur buteur avec 30 buts. À l'été 2006, elle arrive au Hambourg SV. Après seulement une saison, elle quitte à nouveau le club et signe au VfL Wolfsburg. En dehors du club, elle travaille chez Volkswagen dans le marketing sportif. Le , en raison de « différences irréconciliables », Thompson est libérée de son contrat par le VfL avec effet immédiat. Cependant, elle continue à travailler pour le département marketing du club jusqu'à son passage dans la ligue professionnelle américaine WPS le , où elle signe un contrat avec un nouveau club, le Beat d'Atlanta.
Pour la saison 2010/11, elle signe au Bayer Leverkusen, où elle joue pendant deux ans. À la coupe du monde 2011, elle travaille en tant que responsable des médias sur le site de la coupe du monde à Leverkusen. Le , Shelley Thompson annonce via Twitter sa signature au SC 07 Bad Neuenahr. En raison de blessures, elle réalise une saison écourtée dans la deuxième équipe de Bad Neuenahr en Bundesliga Sud. Le , elle met fin à sa carrière en raison d'une longue blessure au genou.
