حسینی در سال ۱۳۷۹ با سریال پس از باران پا به عرصه بازیگری گذاشت. وی در سال ۱۳۸۰ در سریال پلیس جوان و در سال ۱۳۸۲ در سریال تب سرد به ایفای نقش پرداخت. وی در سال ۱۳۸۵ در سریال مدار صفر درجه در نقش حبیب پارسا به ایفای نقش پرداخت و این سریال دوره اوج وی در تلویزیون بود. مدار صفر درجه ساخته حسن فتحی محصول مشترک کشورهای ایران، مجارستان، فرانسه و لبنان است. حسینی در سال ۱۳۸۸ در نقش عباس بابایی در سریال شوق پرواز ظاهر شد و این سریال نیز به موفقیت در نزد مخاطبین دست یافت. شهرزاد در سال ۱۳۹۳ اولین کار رسانه خانگی و دومین همکاری او با حسن فتحی است. شهاب حسینی در شهرزاد در کاراکتر قباد بازی میکند.
اجرا
فعالیت شهاب حسینی با گویندگی در رادیو آغاز شد و در سال ۱۳۷۷ با اجرا در تلویزیون کارش را ادامه داد. حسینی در برنامهای به نام اکسیژن در تلویزیون ظاهر شد. وی در چند برنامه دیگر هم مانند برپا برپا، رنگ صبح، و سایه روشن به عنوان مجری اجرای این برنامهها را برعهده داشت. وی همچنین در برنامه رادیویی دو نیمه سیب، صدای ما و گلبانگ شادی به گویندگی پرداختهاست. وی همچنین در سال ۱۳۹۴ در برنامه سحرگاهی به عنوان راوی حضور داشت.