Nel 2008 Şahin è stato uno dei fondatori della società biotecnologica BioNTech, con sede a Magonza, di cui da allora è amministratore delegato e di cui detiene il 18% delle quote societarie. A partire dal gennaio del 2020, BioNTech si è impegnata nella ricerca di un vaccino contro la malattia polmonare COVID-19, sotto la direzione dello stesso Şahin e di sua moglie Özlem Türeci, che è anche membro del consiglio di amministrazione dell'azienda. Dopo che, nel marzo 2020, l'allora presidente degli Stati Uniti Donald Trump aveva rivendicato un potenziale vaccino esclusivamente per gli Stati Uniti, Şahin aveva affermato che una chiave nella lotta contro COVID-19 era la cooperazione internazionale e che "non si discute se un vaccino sia solo per la Cina, Germania o America". Il 9 novembre 2020, la BioNTech e la statunitense Pfizer, società con cui, a partire dall'agosto 2018 la BioNTech aveva intrapreso un programma di ricerca e sviluppo volto allo sviluppo di vaccini anti-influenzali a RNA, hanno annunciato che il vaccino per il COVID-19 prodotto da BioNTech e chiamato BNT2b2 aveva mostrato un'efficacia del 90% nella fase 3 della sperimentazione, facendo salire il dottor Şahin e la moglie agli onori delle cronache.