Erzincan doğumludur. Dil konusunda oldukça bilgili olan Günaltay, Arapça, Farsça ve Fransızca bilmektedir. Günaltay meslek hayatına İstanbul'da geometri öğretmeni olarak başlamıştır. Kıbrıs'ta Müdür ve Müdür yardımcılığı görevlerini de yapmıştır. Müdürlük görevini sürdüren farklı okullarda müdürlük görevini yapan Günaltay, Edebiyat fakültesinde öğretim üyesi olmuştur. Şemsettin Günaltay'ın Süleymaniye Medreselerinde dinler tarihi hocalığı yaptığı bilinmektedir. İlahiyat Fakültesinde eğitim alan Günaltay, İslam tarihi ve İslam Hukuku tarihi müderrisi ve aynı zamanda fakültenin genel sekreteri olmuştur. Sekreterlik yaptığı fakültede bir yıl sonra Dekan olmuştur. Şemsettin Günaltay meslek hayatına başladığı zamanlar siyasetle yakından ilgilenmeye başlamıştır.
Çeşitli devlet dairelerinde bulunarak Başbakanlık makamına kadar yükselmiştir. Şemsettin Günaltay'ın siyasete ilk atılımı Meclisi Mebusan'a girerek fiilen siyasetteki ilk adımını atmıştır.
Günaltay İstanbul'da Cumhuriyet Halk Partisinin kurulmasında görevlendirilmiştir.
Aynı zamanda Belediye meclis üyeliği Başkan vekilliğine seçilen Günaltay, CHP 'de Sivas Milletvekili olarak seçilmiştir.
Şemsettin Günaltay, yazdığı makaleleri ve yazıları birçok dergilerde yayınlanmıştır.
Türk Ansiklopedisinde danışman olarak çalışmıştır.
19 Ekim 1961 de İstanbul'da hayata gözlerini yummuştur..