از همان نوجوانی و روزگاری که برای تیم شهرش بابلسر بازی می‌کرد، می‌شد حدس زد که بااستعداد است و آینده‌ای روشن پیش‌رو دارد. یک اتفاق او را از بابلسر به رفسنجان برد تا در استان کرمان، مدافعی مطمئن متولد شود. مربی شمالی تیم‌های پایه مس، شجاع خلیل‌زاده را برای حضور در آزمایش فنی به رفسنجان دعوت کرد و این سرآغاز درخشش مدافعی بود که بعدها به رده ملی رسید و برای تیم جوانان ایران بازی کرد.
دوران حضور خلیل‌زاده در تیم‌های پایه مس رفسنجان چندان طولانی نبود، چون اکبر زبردست که سرمربی تیم اصلی این باشگاه بود، استعداد شجاع را دید و از او در ترکیب بزرگسالان استفاده کرد. شجاع دو فصل را در مس رفسنجان گذراند و 42 بار برای این تیم در لیگ یک بازی کرد.
شاید اگر بازی تدارکاتی مس رفسنجان مقابل مس کرمان نبود، خلیل‌زاده مدت بیشتری در لیگ یک می‌ماند اما چشم‌های تیزبین صمد مرفاوی، شجاع را دید تا او در استان کرمان بماند و این بار پیراهن مس در لیگ برتر را بپوشد. شجاع در ابتدا روی نیمکت می‌نشست اما وقتی نبی‌ا... باقری‌ها -مدافع مس کرمان- با مرفاوی به مشکل خورد، خلیل‌زاده به ترکیب اصلی رسید و از آن به بعد دیگر هیچ‌یک از بازی‌های لیگ برتر را از دست نداد.
مرفاوی رفت و بلاژویچ مسوولیت فنی مس‌کرمان را بر عهده گرفت. مربی کروات در نخستین تمرین، عاشق سبک بازی شجاع شد. وقتی در یک نبرد هوایی، خلیل‌زاده به هوا بلند شد تا ضربه سر بزند، بلاژ فریادی از سر خوشحالی سر داد و گفت: «واو، تو پرنده آسمانی منی.»
شجاع خیلی زود به بازیکن محبوب چیرو تبدیل شد و مربی کروات آنقدر به او اطمینان کرد تا به تیم ملی دعوت شود و مورد توجه کارلوس کی‌روش قرار بگیرد.
درباره رابطه شجاع و بلاژ همین بس که او به بازیکنانی که دوست‌شان داشت می‌گفت «شجاع». خلیل‌زاده آنقدر مورد توجه بلاژویچ قرار گرفت که او بارها مدعی شد بهترین مدافع ایران را در اختیار دارد. حتی چیرو قصد داشت شجاع را به تیم‌های مطرح فوتبال اروپا معرفی کند. رابطه عاشقانه این دو با جدایی بلاژویچ از مس کرمان تمام شد اما روابط حسنه شجاع با مربیان کروات نه.
در این بین، خلیل‌زاده یک دوره کوتاه را هم کنار نناد نیکولیچ در تیم جوانان ایران سپری کرد.
او آنجا هم یک بازیکن کلیدی بود اما چه سود که شجاع و ستاره‌هایی چون محمدباقر صادقی، کمال کامیابی‌نیا، محسن مسلمان، بختیار رحمانی، حسین ابراهیمی، احسان حاجی‌صفی، کریم انصاری‌فرد و سروش رفیعی موفق نشدند عنوانی قابل توجه به دست بیاورند و قهرمان آسیا شوند.
شجاع بعد از انجام بازی‌های درخشان در پیراهن مس کرمان و حضور در ترکیب تیم ملی، با پرسپولیس به توافق رسید. او همراه محمد رویانیان دور یک میز نشست و به توافق رسید تا پیراهن پرسپولیس را بپوشد اما پیشنهاد جذاب سپاهان، خلیل‌زاده را به اصفهان برد. شجاع دو فصل برای سپاهان بازی کرد و برای انجام خدمت سربازی به تراکتورسازی رفت.
در تراکتورسازی، خلیل‌زاده یک فصل سخت و طولانی را سپری کرد اما به دلیل قرارداد یک‌ساله‌ای که با سپاهان داشت به اصفهان برگشت، آن‌هم در شرایطی که برانکو و پرسپولیس برای جذب او به انواع و اقسام راه‌ها پناه بردند اما در نهایت به هدف خود نرسیدند. شجاع در سپاهان زیر نظر زلاتکو کرانچار و عبدا... ویسی بازی کرد و با پایان قرارداد، تبدیل به نخستین خرید پرسپولیس برای لیگ هفدهم شد.
دو فصل بازی در پرسپولیس، شجاع خلیل‌زاده را به یک بازیکن محبوب میان هواداران پرشمار این تیم تبدیل کرده. بازیکنی با خصوصیاتی مثال‌زدنی نظیر سرعت بالا، پرش‌های بلند و نترس و شجاع. شجاع نه به خاطر نامش بلکه به دلیل سبک بازی و عملکردی که در زمین به نمایش می‌گذارد، شجاع است.
تنها نقطه تاریک دوران فوتبال خلیل‌زاده، اندک بازی‌های ملی اوست. بازیکنی در قواره‌های او می‌توانست تا سال‌ها در ترکیب تیم ملی باشد و عضوی جدا نشدنی از فهرست کی‌روش اما چه سود که یک مصاحبه، تا همین امروز بین او و تیم ملی فاصله انداخته. بازیکنی که به طرز عجیبی کروات‌پسند است اما انگار پرتغالی‌ها او را دوست ندارند.
