Роберт Дауни младший родился в Нью-Йорке 4 апреля 1965 года в семье режиссера независимого кино Роберта Дауни. Кинодебют состоялся уже в возрасте пяти лет с ролью в картине своего отца «Загон» (1970). Покинул школу в возрасте 17 лет для того чтобы серьезно заняться карьерой киноактера. Повезло актеру далеко не сразу, на первых порах был вынужден подрабатывать то продавцом, то официантом. Лишь несколько лет спустя ему удалось войти в состав, выступавшей в клубе «Area», импровизированной театральной труппы.

С 1972 года периодически появляется в кино с эпизодическими ролями, однако привлечь к себе внимание актеру удается только лишь в 1984 году, ролью в картине «Перворожденный» (1984). После сыграл роли в картинах «Ох уж эта наука!» (1985) и «Снова в школу» (1986), после чего некоторое время работал в телешоу «Субботним вечером в прямом эфире» (сезон 86-86 года). В 1987 году вернулся в большое кино с ролью в криминальной драме «Меньше нуля» (1987). Затем были роли в картинах: «Губы напрокат» (1988), «Шансы есть» (1989), «Мыльная пена» (1991), «Короткий монтаж» (1993), «Только ты» (1994) и других. Лучшей работой актера в этот период стала роль легендарного комического актера в одноименной картине Ричарда Аттенборо «Чаплин» (1992), за эту роль Роберт был чуть было не получил «Оскар» в 1993 году.

После выхода в прокат «Чаплина» все в один голос пророчили молодому актеру блестящее будущее. На деле же все оказалось несколько иначе, великолепный старт был загублен алкоголем и наркотиками. В 1996 году был арестован за вождение в нетрезвом виде, мало того в его машине во время обыска был обнаружен героин. В этот раз актер отделался легким испугом, - был выпущен на поруки и направлен на курс психотерапии. Во время съемок картины «Любовный треугольник» (1997) ежедневно сдавал анализ крови на наличие наркотиков. В 1997 году за нарушение условий поручительства был приговорен к полугодовому тюремному заключению. Вышел в 1998, однако надолго актера не хватило, в 1999 году попадает в клинику для лечения наркомании, затем в тюрьму, затем в центр лечения алкоголизма.

Надежда на полное выздоровление появилась в 2000 году, актеру даже успел сыграть несколько небольших ролей, и получить приглашение на съемки в популярном телесериале «Элли Макбил». Все испортил очередной арест. Продюсеры «Элли Макбил» расторгли контракт, и на следующие два года актер во всех смыслах - полностью уходит со сцены.

В течение долгих двух лет актер борется с наркотиками и алкоголем, и, в конце концов, выходит из этой схватки победителем. В 2002 втором актер вернулся к нормальной жизни, а с начала 2003 начал получать и по-настоящему значимые роли в картинах: «Поющий детектив» (2003), «Готика» (2003), «Зодиак» (2007), «Солдаты неудачи» (2008) и, конечно же, в картине «Железный человек» (2008), собравшей в прокате более полумиллиарда долларов.

Двенадцать лет (с 1992 по 2004) прожил в браке со своей первой женой актрисой Деборой Фалконер. Сейчас Женат на продюсере Сьюзэн Дауни.

Фильмография
Мстители / The Avengers (2012) ... Tony Stark / Iron Man
Шерлок Холмс 2: Игра теней / Sherlock Holmes: A Game of Shadows (2011) ... Sherlock Holmes
Впритык / Due Date (2010)
Железный человек 2 / Iron Man 2 (2010) ... Tony Stark / Iron Man
Солист / The Soloist (2009) ... Steve Lopez
Шерлок Холмс / Sherlock Holmes (2009) ... Sherlock Holmes
Chaplin Anniversary Edition: Chaplin the Hero (2008) ... Charles Spencer Chaplin
Chaplin Anniversary Edition: Strolling Into the Sunset (2008) ... Charles Spencer Chaplin
Chaplin Anniversary Edition: The Most Famous Man in the World! (2008) ... Charles Spencer Chaplin
Iron Man (2008) (комп. игра) ... Tony Stark
Tropic Thunder: Rain of Madness (2008) ... Kirk Lazarus
Железный человек / Iron Man (2008) ... Tony Stark
Невероятный Халк / The Incredible Hulk (2008) ... Tony Stark
Солдаты неудачи / Tropic Thunder (2008) ... Kirk Lazarus - Hot LZ
Везунчик / Lucky You (2007) ... Telephone Jack
Зодиак / Zodiac (2007) ... Paul Avery
Проделки в колледже / Charlie Bartlett (2007) ... Principal Nathan Gardner
Как узнать своих святых / A Guide to Recognizing Your Saints (2006) ... Dito
Лохматый папа / The Shaggy Dog (2006) ... Dr. Kozak
Мех: Воображаемый портрет Дианы Арбус / Fur: An Imaginary Portrait of Diane Arbus (2006) ... Lionel Sweeney
Помутнение / A Scanner Darkly (2006) ... James Barris
Доброй ночи и удачи / Good Night, and Good Luck. (2005) ... Joe Wershba
Поцелуй навылет / Kiss Kiss Bang Bang (2005) ... Harry Lockhart
Решающая игра / Game 6 (2005) ... Steven Schwimmer
Эрос / Eros (2004) ... Nick Penrose
Whatever We Do (2003) ... Bobby
Готика / Gothika (2003) ... Pete Graham
Поющий детектив / The Singing Detective (2003) ... Dan Dark
Lethargy (2002) ... Animal Therapist
Auto Motives (2000) ... Rob
Вундеркинды / Wonder Boys (2000) ... Terry Crabtree
Friends & Lovers (1999) ... Hans
In Dreams (1999) ... Vivian Thompson
Гриффины / Family Guy (1999-2009) (сериал) ... Patrick Pewterschmidt
Клевый парень / Bowfinger (1999) ... Jerry Renfro
Черное и белое / Black and White (1999) ... Terry Donager
Леший / The Gingerbread Man (1998) ... Clyde Pell
Служители закона / U.S. Marshals (1998) ... Special Agent John Royce
Two Girls and a Guy (1997) ... Blake
Компания Хьюго / Hugo Pool (1997) ... Franz Mazur
Свидание на одну ночь / One Night Stand (1997) ... Charlie
Элли МакБил / Ally McBeal (1997-2002) (сериал) ... Larry Paul
Опасная зона / Danger Zone (1996) ... Jim Scott
Mr. Willowby`s Christmas Tree (1995) ... Mr. Willowby
Домой на праздники / Home for the Holidays (1995) ... Tommy Larson
Королевская милость / Restoration (1995) ... Robert Merivel
Ричард III / Richard III (1995) ... Lord Rivers
Аве, Цезарь / Hail Caesar (1994) ... Jerry
Прирожденные убийцы / Natural Born Killers (1994) ... Wayne Gale
Только ты / Only You (1994) ... Peter Wright
Короткий монтаж / Short Cuts (1993) ... Bill Bush
Сердце и души / Heart and Souls (1993) ... Thomas Reilly
Чаплин / Chaplin (1992) ... Charles Spencer Chaplin
Мыльная пена / Soapdish (1991) ... David Seton Barnes
Слишком много солнца / Too Much Sun (1990) ... Reed Richmond
Эйр Америка / Air America (1990) ... Billy Covington
Верящий в правду / True Believer (1989) ... Roger Baron
Шансы есть / Chances Are (1989) ... Alex Finch
Это адекватно / That`s Adequate (1989) ... Albert Einstein
1969 / 1969 (1988) ... Ralph Carr
Губы напрокат / Rented Lips (1988) ... Wolf Dangler
Джонни, будь хорошим / Johnny Be Good (1988) ... Leo Wiggins
Меньше нуля / Less Than Zero (1987) ... Julian
Специалист по съему / The Pick-up Artist (1987) ... Jack Jericho
Америка / America (1986) ... Paulie Hackley
Снова в школу / Back to School (1986) ... Derek
Deadwait (1985)
Tuff Turf (1985) ... Jimmy Parker
Муссолини / Mussolini: The Untold Story (1985) (сериал) ... Bruno Mussolini
Ох уж эта наука! / Weird Science (1985) ... Ian
Перворожденный / Firstborn (1984) ... Lee
Малыш, это ты / Baby It`s You (1983) ... Stewart
В жопу академию / Up the Academy (1980)
Субботним вечером в прямом эфире / Saturday Night Live (1975-2010) (сериал) ... Various
Дворец Грисера / Greaser`s Palace (1972)
Pound (1970) ... Puppy