Neben seiner Rolle als Mike Chang an der McKinley High in Glee, wirkt Harry Shum Jr. in der Webserie mit dem Titel „Caper“ mit, in der er einen mittellosen Superhelden spielt. Zuvor war der Schauspieler überwiegend als Tänzer in verschiedenen Produktionen zu sehen, unter anderem in „Step Up to the Streets“, Greek, „Step Up 3D“ oder in der Serie „The LXD: The Legion of Extraordinary Dancers“.
2016 bis 2019 spielt er Magnus Bane, ein Warlock aus Brooklyn, in der Fantasyserie Shadowhunters. Als Charlie Wu ist der Darsteller 2018 in der erfolgreichen Komödie „Crazy Rich“ dabei. 2019 bis 2020 folgt eine wiederkehrende Nebenrolle in Tell Me a Story sowie eine Gastrolle in Awkwafina Is Nora From Queens. Harry Shum Jr. ist daraufhin in einigen Filmen zu sehen, wie in der Netflix-Liebeskomödie „Love Hard“ oder in „All My Life“. 2022 übernimmt Shum eine Rolle in der Medizinerserie Grey's Anatomy als Daniel 'Blue' Kwan.
Harry Shum Jr. ist seit 2007 mit Schauspielerin Shelby Rabara in einer Beziehung. Das Paar heiratet 2015 und hat eine gemeinsame Tochter.