Советский физик, доктор физико-математических наук. По окончании Ленинградского политехнического института (1926) был командирован в Лейденскую криогенную лабораторию.
С 1930 года в Украинском физико-техническом институте, с 1931 года руководил первой в СССР криогенной лабораторией, организованной в этом институте. Профессор Харьковского университета (с 1934 года).
Первые научные работы Шубникова — по выращиванию металлических монокристаллов, исследованию пластической деформации и упрочнения кристаллов (совместно с И. В. Обреимовым).
В 1930 году совместно с нидерландским учёным В. де Хаазом открыл явление периодические изменения сопротивления висмута в зависимости от магнитного поля при низких температурах (эффект Шубникова — де Хааза).
Изучал магнитные свойства сверхпроводников и сплавов, температурный ход теплоёмкостей при низких температурах, осуществил переход вещества из парамагнитного в антиферромагнитное состояние.