Роберт Дауни-младший родился 4 апреля 1965 года в Нью-Йорке, США, в семье независимого режиссёра Роберта Дауни-старшего. Первой актёрской работой Роберта стала небольшая роль в фильме своего отца. В 1985 году Дауни-младший на один сезон присоединился к команде телешоу «Субботним вечером в прямом эфире». После опыта на телевидении он окончательно решил связать судьбу с кинематографом и переехал в Голливуд, где снялся в нескольких фильмах. По иронии судьбы именно за свои более поздние телевизионные работы Роберт получил два «Золотых глобуса».
В 1992 году на экраны вышел фильм Ричарда Эттенборо «Чаплин», в котором актёр сыграл легендарного комика, за что удостоился номинации на премию «Оскар» в категории «Лучшая мужская роль». В этот же период у актёра возникает наркотическая зависимость, в результате которой после череды громких скандалов его увольняют со студий, где он был занят на съёмках, а суд приговаривает Роберта к тюремному заключению и принудительному лечению.
Череда необязательных ролей в проходных фильмах заканчивается только в середине «нулевых», когда подряд выходят такие знаковые фильмы, как «Доброй ночи и удачи», «Мех», «Помутнение» и «Зодиак», в итоге актёр снова становится заметной фигурой на голливудских холмах.
Ключевым моментом в новейшей карьере актёра стала пародийная роль пятикратного обладателя «Оскара» австралийского актёра Кирка Лазаруса, который сделал себе операцию по смене цвета кожи ради нового кинопроекта. В итоге «Солдаты неудачи» стали лучшей комедией года, а Дауни-младший получил свою вторую номинацию на «Оскар». В том же году выходит успешный высокобюджетный кинокомикс «Железный человек», где Роберт играет главную роль оружейного промышленника и инженерного гения Тони Старка. Именно благодаря обаятельной игре Роберта, по общему мнению, франчайз и в дальнейшем ждёт успех.
У Роберта Дауни-младшего есть сын Индио Фальконер Дауни, от Деборы Фальконер, на которой Дауни-младший был женат с 1992 по 2004-й. Известно также, что до этого брака, в 80-е, Дауни-младшего связывал продлившийся семь лет гражданский брак с Сарой Джессикой Паркер. С 2005 года супруга Роберта — продюсер Сьюзан Дауни.
