Robert John Downwy jr., secondogenito del regista indipendente Robert Downey e di Elsie Ford, nasce a New York il 4 aprile 1965. Ad appena 5 anni interpreta un piccolo ruolo nel film "Pound", diretto dal padre. Trascorre la sua infanzia tra il Greenwich Village, l'Inghilterra e il New Messico. Frequenta il Santa Monica High School, ma non si diploma. Si trasferisce, invece, a New York dove, tra una piccola parte e un'altra, riesce a sopravvivere facendo il cameriere (gli è capitato anche di servire del tè a Sting in un locale). Conosce l'attrice Sarah Jessica Parker con la quale avrà una lunga relazione prima di sposare Deborah Falconer nel maggio del 1992 (i due, ormai separati, hanno un figlio di nome Indio). Nel biennio 1985-86 ottiene una parte nel 'Saturday Night Live Show' accanto ad Anthony Michael Hall, Joan Cusack, Jon Lovitz, Randy Quaid e Damon Wayans. Nel 1987 gira "Less Than Zero" (in Italia "Al di là di tutti i limiti"), film tratto dal romanzo omonimo del genio del minimalismo nordamericano Bret Easton Ellis. Dopo un'altra lunga serie di parti da co-protagonista, ottiene il ruolo di Charlie Chaplin nel film "Charlot" (1992) di Richard Attenborough. Con quest'interpretazione vince un British Academy Award e riceve due nomination: ai Golden Globe e agli Oscar. Sempre nel 1992 recita una piccola parte in "America oggi" di Altman e nel 1994 è accanto a Woody Harrelson in "Natural Born Killer" di Oliver Stone. Nel 1995 interpreta la parte di un giovane e ambizioso medico alla corte di Carlo II Stuart nel film "Restoration". Cominciano per l'attore i guai giudiziari legati all'uso di droga. Viene fermato nell'agosto del 1996 e più volte condannato per possesso di eroina. Finisce in carcere, poi in un centro di riabilitazione e quindi di nuovo in carcere. Uscito di prigione nel 2000, ottiene la parte di Larry Paul nella serie televisiva "Ally McBeal" (un Golden Globe vinto nel 2001) e recita a fianco di Michael Douglas in "Wonder Boys". Oltre ai film e alle serie televisive, Robert Downey jr. ha anche scritto e interpretato alcune canzoni per i soundtrack di "Charlot" e di "Ally McBeal" ed è il protagonista del video di Elton John "I Want Love".
Dopodichè Robert interpreta una dozzina di film. Citiamo "Gothika" con Halle Berry con narra un caso controverso in una clinica psichiatrica (2003). A seguire la parte di Harry Lockheart nel giallo criminale diretto da Shane Black "Kiss kiss bang bang" (2005), e poi l'interpretazione in "Zodiac" del 2007, storia agghiacciante del serial killer che negli anni '60 e '70 terrorizzava Los Angeles. Queste esperienze sono da preludio all'ultima ma forse la più importante interpretazione di Downey Jr, quella di Tony Stark, colui che diventa l'eroe della Marvel Iron Man, in "Iron Man" (che appare berevemente anche ne "L'Incredibile Hulk"). Il camaleontico artista newyorkese riesce a passare con disinvoltura dal serio al faceto. E' il caso dell' ultima epica interpretazione di Downey nel film "Tropic Thunder" diretto da uno dei maestri del cinema demenziale, l'attore e regista 'superfigoso' Ben Stiller. E chi avrebbe mai detto che una pellicola così irriverente nei confronti dello star-system americano potesse arrivare a concorrere agli Oscar? Certo il merito va largamente attribuito a Kirk Lazarus, l'attore-sergente afro-americano magistralmente interpretato da Downey grazie al quale si è aggiudicato una nomination come miglior attore non protagonista.