Otec nezávislý filmař, matka herečka. Robert Downey jr. byl ve filmovém prostředí vychován a s herectvím v krvi už se narodil. Zásluhou rodičů byl poprvé obsazen už v pěti letech. Co se vzdělání týče, měl to Robert Downey těžké, kvůli neustálému stěhování. Když se nakonec pokusil přeci jen dokončit střední školu, tak ho vyhodili.
Začal se potloukat po menších rolích. Otec mu dohodil filmového agenta a bylo jen otázkou času, kdy přijde něco většího. Startovacím můstkem pro úspěch Roberta Downeyho se stal v roce 1975 televizní pořad Saturday Night Live. V roce 1985 se seznámil během natáčení filmu Prvorozená s herečkou Sarah Jesicou Parker a žili spolu dlouhých sedm let.
V roce 1992 předvedl Robert Downey perfektní výkon ve filmu Chaplin. Ocenila to i akademie a byla mu udělena cena BAFTA. Na nějakou dobu ale končí jeho šťastnější období. V jeho životě začínají dominovat drogy a kvůli své závislosti na kokainu se rozpadá i jeho vztah hvězdou seriálu Sex ve městě. Ještě v roce 1992 se jen po pár týdnech známosti žení s Deborah Falconer, ale i přes narození syna India je vztah kvůli drogám neudržitelný. Po čtyřech letech přichází rozvod.
Na chvilku ještě Robert Downey zazáří v seriálu Ally McBealová, kde za roli Larryho obdrží Zlatý glóbus, ale pak se vše točí kolem drog, vězení, odvykacích klinik. Ze dna ho zvedne natáčení filmu Gothika. Poznává se s producentkou Suzan Levin a v roce 2005 se berou. Robert Downey je definitivně zpátky, skvělé role se jen hrnou a dostává se mu uznání ze všech stran. Hodně mu pomůže role komiksového Iron Mana, kterého si v Marvelovských filmech od té doby zahrál už devětkrát. Za Sherlocka Holmese z roku 2010 dostává další Zlatý glóbus a je na vrcholu své herecké kariéry. Pár zároveň vychovává dvě děti.