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.