Thẩm Hiểu Minh sinh tháng 5 năm 1963, người Thiệu Hưng, tỉnh Chiết Giang.[1] Ông học tại Viện Y học Ôn Châu từ năm 1979 đến năm 1984. Sau đó, ông học nghiên cứu sinh thạc sĩ cũng tại Viện Y học Ôn Châu cho đến năm 1987.[1] Ông gia nhập Đảng Cộng sản Trung Quốc vào tháng 8 năm 1984.[1] Từ năm 1988 đến năm 1991, ông học nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Y khoa số 2 Thượng Hải.[1]

Ông lần lượt đảm nhiệm các vị trí nghiên cứu viên, Phó Viện trưởng, Phó Viện trưởng Thường trực Trung tâm Y học Nhi đồng Thượng Hải từ năm 1996 trước khi trở thành Viện trưởng Trung tâm Y học Nhi đồng Thượng Hải năm 1998.[1] Tháng 3 năm 2003, ông được bổ nhiệm làm Hiệu trưởng Đại học Y khoa số 2 Thượng Hải. Tháng 7 năm 2005, ông được bổ nhiệm giữ chức vụ Phó Hiệu trưởng Thường trực Đại học Giao thông Thượng Hải.[1] Tháng 4 năm 2006, ông được bổ nhiệm làm Chủ nhiệm Ủy ban Giáo dục thành phố Thượng Hải.[1]

Ở tuổi 45, vào tháng 1 năm 2008, ông được bổ nhiệm làm Phó Thị trưởng thành phố Thượng Hải.[1] Tháng 5 năm 2013, ông được bổ nhiệm giữ chức Bí thư Quận ủy Phố Đông.[1] Tháng 7 năm 2013, ông kiêm nhiệm chức vụ Ủy viên Ban Thường vụ Thành ủy Thượng Hải.[2] Ngày 8 tháng 4 năm 2015, ông kiêm nhiệm vị trí Chủ nhiệm Ủy ban Quản lý Khu thí điểm Thương mại tự do Thượng Hải.[3]

Tháng 9 năm 2016, ông được bổ nhiệm làm Phó Bí thư Ban Cán sự Đảng Bộ Giáo dục.[4][5][6] Ngày 12 tháng 10 năm 2016, ông kiêm nhiệm chức vụ Thứ trưởng Bộ Giáo dục.[7]

Ở tuổi 54, vào ngày 1 tháng 4 năm 2017, ông được bổ nhiệm giữ chức Phó Bí thư Tỉnh ủy Hải Nam.[8] Ngày 7 tháng 4 năm 2017, ông được bổ nhiệm làm Phó Tỉnh trưởng Chính phủ Nhân dân, quyền Tỉnh trưởng Chính phủ Nhân dân tỉnh Hải Nam.[9] Ngày 19 tháng 5 năm 2017, ông được bầu làm Tỉnh trưởng Chính phủ Nhân dân tỉnh Hải Nam.[10]

Ông là Ủy viên Ủy ban Trung ương Đảng Cộng sản Trung Quốc khóa XIX.[1]