Ayşenil Şamlıoğlu, 20 Mart 1956'da İstanbul'un Ortaköy semtinde doğdu. Babası maliyeci Servet Şamlıoğlu, annesi ise ilkokul öğretmeni Nezahat Şamlıoğlu'dur. Çocukluğu Ortaköy ve Üsküdar'da geçti. Üsküdar Kız Lisesi'nde öğrenim gördü ve lise yıllarında tiyatroya ilgi duymaya başladı. 1974 yılında İstanbul Üniversitesi Gazetecilik ve Halkla İlişkiler Fakültesi'ne girdi ancak eğitimini yarıda bırakarak Almanya'ya gitti. Frankfurt'ta dil eğitimi aldığı sırada amatör tiyatro topluluklarıyla çalışmalara katıldı. Türkiye’ye döndüğünde ODTÜ Mimarlık Fakültesi’ne başladı ancak üçüncü sınıfta eğitimini bırakarak tiyatroya yöneldi. Hacettepe Üniversitesi Ankara Devlet Konservatuvarı Tiyatro Bölümü’ne girdi ve okulu bir yılda dışarıdan bitirerek 1982 yılında mezun oldu. Aynı yıl Adana Devlet Tiyatrosu'nda oyuncu olarak göreve başladı, kısa süre sonra Ankara Devlet Tiyatrosu'na geçti. Deli Dumrul, Sandalyeler, Taziye, Geyikler Lanetler, Afife Jale ve Aşkımız Aksaray’ın En Büyük Yangını gibi birçok oyunda rol aldı. 1988’de Afife Jale oyunundaki performansıyla Sanat Kurumu tarafından "Yılın En İyi Yardımcı Kadın Oyuncusu" ödülüne layık görüldü. 1988-1989 yıllarında Hacettepe Üniversitesi'nde tiyatro dersleri verdi. 1993’te Melek BAYKAL’ın yönlendirmesiyle Ferhunde Hanımlar dizisinde Meftune karakterini canlandırarak televizyon dünyasında tanındı. Devlet Tiyatrosu'nda yönetmen yardımcılığı yaptıktan sonra 1995 yılında Ankara Devlet Tiyatrosu'nda sahnelenen Ben Feuerbach adlı oyunla yönetmenliğe adım attı. 1996-1997 sezonunda yönettiği Benimkinin Adı Regine adlı oyunla Sanat Kurumu "Yılın Yönetmeni" ödülünü kazandı. İstanbul, Ankara, Antalya, Sivas Devlet Tiyatroları, İstanbul Şehir Tiyatrosu, Semaver Kumpanya ve Aysa Prodüksiyon Tiyatrosu'nda birçok oyun sahneledi. 2000 yılında Musahipzade Celal’in Pazartesi-Perşembe adlı oyununu çağdaş bir anlayışla sahneleyerek dönemin en önemli tiyatro ödüllerini kazandı. 2001’de O da Beni Seviyor filmiyle sinema oyunculuğuna başladı. Bizim Evin Halleri, Yol Arkadaşım, Bizim Yenge, Kocamın Ailesi gibi dizilerde rol aldı. 2009-2012 yılları arasında İstanbul Şehir Tiyatroları Genel Sanat Yönetmeni olarak görev yaptı. 2013’te Civan CANOVA’nın Evaristo adlı tek kişilik oyununda sahne alarak 2013 Ekin Yazın Dostları "Yılın En Başarılı Kadın Oyuncusu" ödülünü kazandı. 2017’de Tiyatro Gazetesi tarafından düzenlenen 3. Tiyatro Anadolu Ödülleri’nde "Ana’Dolu Tiyatro Ödülü"ne layık görüldü. Televizyon, sinema ve tiyatro çalışmalarını sürdüren Ayşenil Şamlıoğlu, İstanbul Aydın Üniversitesi Güzel Sanatlar Fakültesi Drama ve Oyunculuk Bölümü'nde dersler vermektedir.