Карьера Шилдс как модели началась в середине 1970-х годов, когда она была ещё ребенком. Её первая работа была для сериала «Слоновая кость», снятого Франческо Скавулло. Её агентом была Эйлин Форд, которая заявляет в своей биографии в Lifetime Network, что она открыла детское подразделение специально для Брук Шилдс.
В 1975 году в возрасте 10 лет Брук Шилдс с одобрения своей матери приняла участие в откровенной эротической фотосессии Гарри Гросса для «Playboy Press», снявшись совершенно голой. Впоследствии она много лет пыталась отсудить у журнала права на фото и негативы, но проиграла. Переснимок оригинала, выполненный нью-йоркским художником Ричардом Принсом, должен был выставляться на всеобщее обозрение в лондонской Галерее Тейт, однако полиция запретила экспозицию фотографии, сославшись на «детскую порнографию».
В начале 1980 года Шилдс была самой молодой топ-моделью, когда-либо появившейся на обложке «Vogue». Позже в этом же году актриса появились в противоречивой теле- и печатной рекламе джинсов от Calvin Klein. В рекламном слогане Шилдс произносит фразу: «Вы хотите знать, что находится между мной и моими джинсами? Ничего!»
К 16 годам Шилдс стала одной из самых узнаваемых моделей в мире. Журнал «Time» от 9 февраля 1981 сообщал, что её дневной заработок составлял 10 000 $. В 1983 Шилдс появилась на обложке сентябрьского Paris Vogue, в октябре и ноябре — американского Vogue и декабрьского выпуска итальянской версии журнала.
Была первой лауреаткой анти-кинопремии «Золотая малина».
С 1997 года по 1999 год была замужем за Андре Агасси. С 2001 года — замужем за Крисом Хенчи (англ. Chris Henchy). В браке родились две дочери.