Trey Edward Shults est né à Houston, au Texas. En 2010, il fait ses débuts à la réalisation avec le court-métrage Mère et Fils, qu'il a également écrit, monté et produit. Il mettait en vedette Krisha Fairchild et Lucas Quintana. En 2011 et 2012, Shults a occupé divers postes, notamment assistant caméra, stagiaire en post-production et stagiaire, sur trois films de Terrence Malick : La Chanson de la vie, Le Voyage du temps et L'Arbre de la vie. À cette époque, Shults était étudiant en gestion d'entreprise, mais il a abandonné ses études pour travailler dans le cinéma et l'étudier par lui-même. En 2011, Shults a écrit, réalisé, produit et monté un court-métrage mettant en vedette Krisha Fairchild, intitulé Deux contre un.
En 2014, Shults réalise, écrit, produit, monte et joue dans Krisha, un court-métrage mettant en vedette Krisha, Robyn et Billie Fairchild, qui sont tous liés à Shults. L'année suivante, il réalise, écrit et joue dans une adaptation long-métrage du même nom, qui fait ses débuts à South by Southwest en mars 2015, remportant le Grand Prix du jury. Le film s'inspire d'un incident réel impliquant le cousin de Shults, qui a connu une rechute lors d'une réunion familiale. Il a été acquis par A24 et distribué en 2016.
En mars 2015, Shults signe avec William Morris Endeavor. Shults a également travaillé comme assistant caméra sur le film Midnight Special en 2016.