उन्होंने 2013 में टीम इंडिया के लिए डेब्यू करने का मौका मिला। उसी साल अपने टेस्ट डेब्यू पर उन्होंने कोलकाता के ईडन गार्डन्स में वेस्टइंडीज के खिलाफ 118 रन देकर 9 विकेट लिए थे। वह अबतक तीनों फॉर्मेट में भारत के लिए 350 से ज्यादा विकेट ले चुके हैं। हालांकि, शमी अपनी पर्सनल लाइफ में कई बार सुर्खियों में रहे हैं।