Shara Gillow werd in 2010 zesde op het Australisch kampioenschap tijdrijden. Later dat jaar reed ze in haar thuisland in Geelong het wereldkampioenschap; ze werd achtste in de tijdrit. In 2011 won ze het Australisch kampioenschap tijdrijden, won ze zowel de weg- als tijdrit van het Oceanisch kampioenschap en werd ze 12e op het WK tijdrijden in Kopenhagen. Nadat ze 18e en 15e werd in de Spaans-Baskische wedstrijden Emakumeen Saria en Emakumeen Bira, tekende ze op 23 juni van dat jaar een contract bij de Spaans-Baskische ploeg Bizkaia-Durango. Op 2 juli won ze de tweede etappe van de Giro Donne en werd negende in het eindklassement. Twee weken later eindigde ze met haar derde plaats op het eindpodium van de Thüringen Rundfahrt.
Ze tekende in 2012 bij Orica-AIS. Ze werd dat jaar zowel Australisch als Oceanisch kampioene tijdrijden. In de Women's Tour of New Zealand werd ze tweede in het eindklassement op één seconde achter Evelyn Stevens. In bijna alle individuele tijdritten van dat jaar eindigde ze in de top tien, inclusief de tiende plaats op het WK tijdrijden. Met haar ploeg werd ze tweede in de ploegentijdritten van zowel de wereldbeker in Zweden, in de Holland Ladies Tour als in het WK ploegentijdrit in Valkenburg.
In 2013 won ze voor de derde keer op rij het Australisch kampioenschap tijdrijden. Ze won de slotrit van de Ronde van Trentino en werd hierdoor zevende in het eindklassement. In de afsluitende tijdrit van de Giro Rosa werd ze derde, waardoor ze vierde werd in het eindklassement. Twee weken later won ze de tijdrit in de Ronde van Thüringen en eindigde, net als in 2011, op het eindpodium, deze keer op de tweede plaats, maar wederom achter Emma Johansson, die nu haar ploeggenote was. In de Chrono Champenois won ze brons, net als met haar ploeg in de Open de Suède Vårgårda en op het WK ploegentijdrit.
Gillow werd in 2014 derde in het eindklassement van de BeNe Ladies Tour, die gewonnen werd door haar ploeggenote Emma Johansson. Tijdens de Gemenebestspelen 2014 in Glasgow werd ze zesde in de tijdrit, op ruim één minuut van winnares Linda Villumsen; in de wegrit werd ze 17e. In 2015 won ze haar vierde nationale titel in de tijdrit. Met haar ploeg Rabobank-Liv won ze dat jaar de wereldbeker ploegentijdrit Open de Suède Vårgårda en won ze brons op het WK ploegentijdrit in Richmond. In 2016 reed ze met de Australische nationale selectie in de Gracia Orlová. Ze werd derde in de tweede etappe en tweede in zowel de tijdrit, het eind- als het puntenklassement.