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 am Royal Opera House, dem Teatro dell’Opera di Roma, dem Teatro Real Madrid, dem Bolschoi-Theater, dem Sydney Opera House, dem Teatro alla Scala di Milano, an der Opéra national de Paris, der Comédie-Française, der Metropolitan Opera, der Schaubühne und dem Deutschen Theater Berlin, der Bayerische Staatsoper sowie bei den Bayreuther und den Salzburger Festspielen, den Wiener Festwochen und dem 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 Lichtgestaltung 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.