1966 yılında Gaziantep’te dünyaya geldi. İlk, orta ve lise öğrenimini Gaziantep’te, yükseköğrenimini İstanbul Teknik Üniversitesi Kimya ve Metalürji Bölümü’nde tamamladı.

İş hayatına başladığı SANKO Holding’de 18 yıl boyunca İşletme Mühendisi ve İşletme Müdürü olarak çalıştı.

2001 yılında Adalet ve Kalkınma Partisi Gaziantep İl Kurucu Üyesi oldu. 2002 genel milletvekili seçimlerinde Gaziantep’ten ilk kadın milletvekili olarak seçildi. Parlamentoda 22. 23. ve 24’üncü dönem Gaziantep Milletvekili olarak görev yaptı.

TBMM görev süresi boyunca, Sanayi Ticaret ve Enerji Komisyonu, Türk-AB Ortak Parlamento Komisyonu üyesi ve Kadın ve Çocuklara Yönelik Şiddet Araştırma Komisyonu Başkanlığı görevlerinde bulundu.

AK Parti Genel Merkez Kadın Kolları Başkanlığında bir dönem Teşkilattan Sorumlu Başkan Yardımcılığı, bir dönem de Siyasi İşlerden Sorumlu Başkan Yardımcılığını üstlendi. 2007-2011 yılları arasında AK Parti Genel Merkez Kadın Kolları Başkanı olarak görev yaptı. 2011 genel milletvekili seçimi sonrasında kurulan 61’inci hükümette Aile ve Sosyal Politikalar Bakanlığı Kurucu Bakanı olarak görevlendirildi. Böylelikle Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nin ilk kadın Bakanı unvanını aldı.

Türkiye Engelliler Vakfı engelliler ile ilgili yaptığı çalışmalar nedeniyle Bakan Fatma Şahin‘i Yılın Kadını olarak seçti.

30 Mart 2014’te yapılan yerel seçimlerde Türkiye’nin ilk kadın büyükşehir belediye başkanlarından biri seçilerek Gaziantep Büyükşehir Belediye Başkanı oldu. 8 Mayıs 2018 tarihinde Türkiye Belediyeler Birliği Başkanlığına seçildi. 2016 – 2019 dönemi Asya Belediye Başkanları Forumu Başkanı, 2016 Birleşik Şehirler ve Yerel Yönetimler Başkan Yardımcısı ve Birleşik Şehirler ve Yerel Yönetimler Ortadoğu ve Batı Asya Bölümü Başkanı olarak görev yaptı.

Evli ve iki çocuk annesi olan Şahin halen Türkiye Belediyeler Birliği ve Gaziantep Büyükşehir Belediye Başkanlığı görevlerini sürdürmektedir.