Şəmsi Bədəlbəyli 1911-ci il fevralın 23-də Azərbaycanın dilbər guşəsi Şuşada anadan olub. Orta məktəbi bitirdikdən sonra atası kimi müəllim olmaq istəyi onu Bakı Pedaqoji Texnikumuna gətirir. Hələ yeniyetmə çağlarından musiqiyə həvəs göstərən Şəmsi qardaşı Əfrasiyabın məsləhəti ilə Azərbaycan Dövlət Konservatoriyasında Üzeyir Hacıbəylinin sinfində təhsil alıb. Dövrün məşhur dramaturqu Cəfər Cabbarlı ilə Əfrasiyab Bədəlbəylinin dostluğu, onların teatrla, musiqi ilə bağlı söhbətləri Şəmsini də özünə çəkib. O, evlərində dövrün tanınmış ziyalılarını, mədəniyyət xadimlərini tez-tez görərdi. 1932-ci ildən Azərbaycan Dövlət Akademik Milli Dram Teatrında əmək fəaliyyətinə başlayan Şəmsi Bədəlbəyli bu teatrda on il rejissor vəzifəsində çalışıb. Arada Moskvada rejissorluq üzrə təcrübə keçməyə göndərilərək Malıy Teatrda Şillerin “Don Karlos” əsərinin hazırlanmasında assistent kimi təcrübə keçib. O, sonradan doğma şəhərə qayıdaraq fəaliyyətini davam etdirib. Onun Dram Teatrında ilk yaradıcılıq işi Mirzə Fətəli Axundovun “Müsyö Jordan və Dərviş Məstəli Şah” komediyası olub. Sənətkarın 1939-cu ildə quruluş verdiyi “Ölülər” komediyası da ona olduqca şöhrət gətirib. Eyni zamanda, sənətkarın Sabit Rəhmanın “Xoşbəxtlər” əsərinə verdiyi quruluş da uğurlu alınıb. Sənətkar bu tamaşanı Adil İsgəndərovla müştərək hazırlamışdı. Sənətşünaslıq doktoru Mehdi Məmmədov bu əsər haqqında rəy yazarkən rejissorların işini də təqdir edir. Bu teatrda onun quruluş verdiyi son tamaşa Şekspirin “Kral Lir” pyesi olub. İkinci Dünya müharibəsinin başlanması bir çox məsələləri yarımçıq qoyan Ş.Bədəlbəyli hərbi müxbir kimi İrana ezam edilib.

Sənətkar burada öz həmkarları ilə birlikdə “Vətən uğrunda” qəzetində ədəbi işçi kimi çalışıb, həm mədəniyyət mövzusunda məqalələr yazıb, həm də həvəskar aktyorlarla birlikdə Ü.Hacıbəylinin “Arşın mal alan”, Zülfüqar Hacıbəylinin “Əlli yaşında cavan”, “Evli ikən subay” əsərlərini tamaşaya qoyub.

1943-cü ildə Bakıda Musiqili Komediya Teatrı yaradılır və Ş.Bədəlbəyli geri çağırılaraq həmin teatra rejissor təyin edilir. O, əsası dahi bəstəkar Ü.Hacıbəyli tərəfindən qoyulmuş Musiqili Teatrın yenidən yaradılmasında, inkişaf etdirilməsində böyük zəhmət çəkib. Bir rejissor kimi o, ilk növbədə, teatrın repertuar məsələsinə, seçiminə, truppanın istedadlı insanlardan təşkil olunmasına çalışır.

Ş.Bədəlbəyli zahirən çox ciddi, qaraqabaq təsir bağışlasa da, nikbin ruhlu şəxsiyyət idi. Yumoru çox sevərdi. Bu səbəbdən də, quruluş verdiyi əsərlərdə duzlu gülüş, əsl yumor olardı. O, bir rejissor kimi dramaturqun ideyasını, bəstəkarın musiqisini, aktyorun ifasını səhnədə təcəssüm etdirə bilirdi. O, bu teatrın həm bədii rəhbəri, həm də direktoru vəzifəsində müxtəlif illərdə və fasilələrlə çalışmışdı. Bir müddət də filarmoniyanın bədii rəhbəri və direktoru olan Ş.Bədəlbəyli 1976-cı ildən ömrünün sonuna kimi Teatr Cəmiyyətinin sədri vəzifəsində də səmərəli fəaliyyət göstərib. Onun hərtərəfli rejissor kimi geniş yaradıcılıq imkanları və potensialı var idi. Rejissor Opera və Balet Teatrında “Koroğlu”, “Əsli və Kərəm”, “Sevilya bərbəri” kimi operalara da quruluş verib. Hətta 1957-ci ildə onu Türkmənistan Opera və Balet Teatrına dəvət ediblər. O, burada “Koroğlu” operasını tamaşaya qoyub. Keçmiş sovet məkanında o həqiqətən çox məşhur idi. Onun rejissor işi haqqında Moskvada yaşayıb-yaradan tanınmış teatrşünaslar yüksək fikirlər söyləyirdilər.

Bütün varlığı ilə Azərbaycan mədəniyyətinə xidmət edən Ş.Bədəlbəyli kino sənətinin də inkişafında öz əməyini əsirgəməyib. Hətta bir sıra bədii və sənədli filmlərdə aktyor kimi də iştirak edib. Bu gün də həmin filmlərə (“O qızı tapın”, “Axırıncı aşırım”, “Xatirələr sahili” və s.) baxanda Şəmsi Bədəlbəylinin həyat verdiyi rollar diqqət çəkir. Hər şeydən əvvəl bu obrazlar ciddiliyi və təbiiliyi ilə seçilir.

​Şəmsi Bədəlbəyli 1987-ci ildə vəfat etmiş, Bakıda Fəxri xiyabanda dəfn olunmuşdur.