שמעון בן שטח עמד בראשות הסנהדרין בדור השלישי לזוגות, יחד עם חברו יהודה בן טבאי. בגמרא נחלקו תנאים (חגיגה דף טז ע"ב), מי מהם היה נשיא ומי היה אב בית דין.
שמעון בן שטח היה גיסו של אלכסנדר ינאי המלך, ואחיה של שלומציון המלכה. מסופר בגמרא (קידושין דף סו ע"א): בעת שינאי המלך הרג את כל חכמי ישראל על שאמרו לו: רב לך כתר מלכות הנח כתר כהונה לזרעו של אהרן, היה העולם משתומם; עד שבא שמעון בן שטח והחזיר את התורה ליושנה. שמעון בן שטח הוסתר על ידי אחותו שלומציון אשת המלך, ובכך ניצל מרדיפתו של ינאי המלך (סוטה דף מז ע"א). לאחר ששמעון בן שטח חזר לתפקידו בראשות הסנהדרין, הרחיק את הצדוקים מהסנהדרין והעמיד פרושים במקומם.
שמעון בן שטח העמיד את המשפט על מכונו, ולא נשא פנים אפילו למלך (ע"פ סנהדרין דף יט ע"א). מסופר בגמרא (ירושלמי סנהדרין פ"ו ה"ג, רש"י סנהדרין דף מד ע"ב), ששמעון בן שטח תלה שמונים מכשפות ביום אחד כהוראת שעה. בעקבות מעשה זה, העלילו קרובי אותן מכשפות על בנו שחייב מיתה, והוציאו אותו לסקילה על פי עדותם. עוד מסופר (ירושלמי, ברכות פרק ז ה"ב): בימי שמעון בן שטח עלו לירושלים שלוש מאות נזירים, למאה וחמישים מהם מצא היתר לפוטרם מקרבנות נזירות. בא אל ינאי המלך ואמר לו: יש כאן שלוש מאות נזירים והם צריכים תשע מאות קרבנות, תן אתה מחצה ואני אדאג למחצית השנייה. נתן לו המלך קרבנות עבורם. כששמע המלך שהקריב רק קרבנות שנתן המלך, כעס; שמע שמעון בן שטח וברח. לאחר זמן, באו אל ינאי המלך אנשים חשובים ממלכות פרס. בשעת הסעודה אמרו לינאי המלך: זכורים אנו שהיה כאן זקן אחד שאמר לפנינו דברי חכמה. שלח אחריו והבטיחו שלא יפגע בו, ובא. אמר לו: למה היתלת בי? אמר לו: לא היתלתי בך, אלא אתה נתת מממונך ואני מחכמתי.
לאחר מות ינאי המלך ועליית אשתו שלומציון למלכות, היה שמעון בן שטח למנהיג הרוחני של האומה והחלו תשע שנות שלום ושפע כלכלי. על אותה תקופה נאמר (תענית דף כג ע"א): "מצינו בימי שמעון בן שטח שירדו להם גשמים בלילי רביעיות ובלילי שבתות, עד שנעשו חטים ככליות, ושעורים כגרעיני זיתים, ועדשים כדינרי זהב, וצררו מהם דוגמא לדורות". (כתב: הרב אוריאל לוי)