Robert Downey Jr, 1965, 4 Nisan’da, Manhattan, New York’ta yazar, yönetmen ve filmograf Robert Downey Sr. ve aktris Elsie Downey’in oğlu olarak doğdu. Robert’ın babası yarı Litvanyalı Yahudi, Robert’ın annesi ise İngiliz ve İskoç kökenlidir. Robert ve kız kardeşi Allyson Downey, çok küçük yaşlardan itibaren sinemaya ve sahne sanatlarına ilgililerdi ve bu ilgisi Downey Jr.’ın babasının ardından California’ya taşınmadan önce New York’un dışındaki Stagedoor Manor Sahne Sanatları Eğitim Merkezinde eğitim görmesine neden oldu. 1982’de tam zamanlı oyunculuk yapmak için Santa Monica Lisesinden ayrıldı. Kendisi bir uyuşturucu bağımlısı olan Downey Sr., oğlunu çok erken yaşta uyuşturucuya maruz bıraktı ve Downey Jr., on yıllarca istismarla suçlanmaya devam etti.
Downey Jr., beş yaşında, babası Robert Downey Sr.’nin yazıp yönettiği Pound (1970) filminde oyuncu olarak ilk çıkışını yaptı. 1980’ler ve 1990’lar boyunca rol aldığı filler arasında Tuff Turf ( 1985), Tuhaf Bilim (1985), True Believer (1989) ve Harika Çocuklar (2000) bulunmuştur. 1992’de, Downey, Chaplin (1992) başrolündeki performansıyla bir Akademi Ödülü adaylığı aldı ve En İyi Erkek Oyuncu dalında BAFTA ödülünü kazandı.
Robert Altman’ın, Sosyeteden İnsan Manzaraları’nda (1993), en yakın arkadaşı cinayet işleyen, gelecek vadeden bir makyaj sanatçısı olarak yer aldı. Oliver Stone’un, Katil Doğanlar (1994) filminde Woody Harrelson ve Juliette Lewis ile birlikte Downey, reytinglerini yükseltmek için katil bir çiftin cinayet serisini kullanan bir TV muhabiri olarak rol aldı. Heartand Souls (1993) adlı komedi filminde Downey, dört hayaletle özel bir ilişkisi olan genç bir adam olarak rol aldı. 1995’te Downey, Michael Hoffman’ın yönettiği, Hugh Grant, Meg Ryan ve Ian McKellen ile birlikte Restorasyon’da (1995) oynadı. Yine aynı yıl, Restorasyon (1995) filminden rol arkadaşı McKellen ile birlikte Richard III (1995) filminde rol aldı.
Downey, 1997’de Robert Altman’ın Kaybetme Zamanı (1998) filminde Kenneth Branagh, Daryl Hannah ve Embeth Davidtz ile birlikte; Mike Figgis’in yönettiği, Wesley Snipes ve Nastassja Kinski’nin oynadığı Bir gecelik aşk (1997) filminde ve babası Robert Downey Sr. tarafından yönetilen, Sean Penn ve Patrick Dempsey’nin oynadığı Hugo Pool’da (1997) rol aldı. Eylül 1999’da Downey, James Toback tarafından yazılan ve yönetilen Black and White (1999) filminde Ben Stiller, Elijah Wood, Gaby Hoffmann, Brooke Shields ve Claudia Schiffer ile birlikte rol aldı. Ocak 1999’da Neil Jordan’ın yönettiği In Dreams’de (1999) Annette Bening ve Aidan Quinn ile birlikte rol aldı.
Downey, 2000 yılında Curtis Hanson’ın yönettiği Harika Çocuklar’da (2000) Michael Douglas ve Tobey Maguire ile birlikte rol aldı. Bu dramatik komedide, Downey biseksüel bir edebiyat ajanı rolünü oynadı. Downey 2001’de Fox TV dizisi Ally McBeal’in (1997) kadrosuna avukat “Larry Paul” olarak katıldığında ilk kez televizyona çıktı. Bu rol için, Televizyon için Yapılmış Dizi, Mini Dizi veya Sinema Filminde Yardımcı Erkek Oyuncu En İyi Performans dalında Altın Küre Ödülü’nün yanı sıra Bir Erkek Oyuncu Üstün Performans dalında Screen Actors Guild Ödülü’nü kazandı. Ayrıca Downey, Komedi Dizilerinde En İyi Yardımcı Erkek Oyuncu dalında Emmy’ye aday gösterildi.
Mayıs 2008’de Downey, Jon Favreau’nun, Marvel çizgi roman süper kahramanını beyazperdeye uyarladığı Demir Adam’daki (2008) başrolüyle büyük beğeni topladı ve dünya çapında gişe başarısı elde etti. Filmde Gwyneth Paltrow, Jeff Bridges ve Terrence Howard ile birlikte rol aldı. Downey, Ağustos 2008’de Tropik fırtına (2008) adlı komedi filminde Ben Stiller ve Jack Black ile oynadı ve Kirk Lazarus karakterini canlandırırken gösterdiği performans ile En İyi Yardımcı Erkek Oyuncu dalında Akademi Ödülü adaylığı aldı.
Downey, Aralık 2009’da aksiyon macera filmi Sherlock Holmes’da (2009) rol aldı. Guy Ritchie’nin yönettiği filmde Jude Law ve Rachel McAdams’ın başrolleri paylaştı ve Downey’e Bir Sinema Filminde En İyi Erkek Oyuncu dalında Altın Küre kazandı. Yönetmen Jon Favreau’yla tekrar bir araya geldi ve başrollerini Gwyneth Paltrow, Scarlett Johansson, Samuel L. Jackson ve Mickey Rourke’nin oynadığı orijinal filmin son derece başarılı devam filmi Demir Adam 2’de (2010) “Tony Stark / Iron Man” rolünü tekrarladı. Sonrasında Demir Adam 3 (2013) ve Yenilmezler Serisinde yine aynı rolle izleyici karşısına çıktı. Oyuncunun toplam 42 ödülü ve 112 ödül adaylığı bulunmaktadır.