Nach einer Ausbildung zum Fotografen in München arbeitete Urs Schönebaum von 1995 bis 1998 in der Lichtabteilung der Münchner Kammerspiele. Nach Regieassistenzen am Grand Théâtre de Genève, Lincoln Center New York und den Münchner Kammerspielen begann er im Jahr 2000 als Lichtdesigner für Oper, Theater, Tanz, Kunstinstallationen und Performances zu arbeiten. Er wirkte an über 150 Produktionen an großen Theatern und bei Festivals mit, darunter das Royal Opera House, die Opéra national de Paris, die Comédie-Française, die Metropolitan Opera, Schaubühne und Deutsches Theater Berlin, Bayerische Staatsoper, Teatro dell’Opera di Roma, Teatro Real Madrid, Bolschoi-Theater, Sydney Opera House und das Teatro alla Scala di Milano sowie die Bayreuther und Salzburger Festspiele, die Wiener Festwochen und das Festival d’Aix-en-Provence. Er arbeitete u. a. mit Thomas Ostermeier, La Fura dels Baus, William Kentridge, Michael Haneke, Sidi Larbi Cherkaoui, Damien Jalet, Sasha Waltz, Vanessa Beecroft, Anselm Kiefer, Dan Graham und Marina Abramović zusammen und war ein langjähriger Mitarbeiter von Robert Wilson. 
Seit 2012 ist er auch als Bühnenbildner und Regisseur tätig. Er entwarf und inszenierte »Jetzt«, »What Next?« sowie »Happy Happy« an der Opéra National de Montpellier und schuf das Bühnenbild und die Beleuchtung für »Bomarzo« am Teatro Real Madrid, den Stockhausen-Zyklus »Aus Licht« für das Holland Festival und »L'Apocalypse arabe« für das Festival d'Aix-en-Provence.