Hay una respuesta directa a tu pregunta en este enlace de StackOverflow:
¿Cómo añado un shapefile en ArcGIS mediante scripts de Python?
Se copia a continuación con algunas modificaciones para mayor claridad:
La variable "theShape" es la ruta del archivo shape que se va a añadir.
import arcpy
import arcpy.mapping
# get the map document
theShape = r"C:\Data\Environmental\Floodplain.shp"
mxd = arcpy.mapping.MapDocument("CURRENT")
# get the data frame
df = arcpy.mapping.ListDataFrames(mxd,"*")[0]
# create a new layer
newlayer = arcpy.mapping.Layer(theShape)
# add the layer to the map at the bottom of the TOC in data frame 0
arcpy.mapping.AddLayer(df, newlayer,"BOTTOM")
# Refresh things
arcpy.RefreshActiveView()
arcpy.RefreshTOC()
del mxd, df, newlayer
Gracias a @Tom-W por la respuesta.