Роберт Дауни-младший родился в Манхэттене, Нью-Йорк, младший из двух детей. Его отец — Роберт Дауни-старший — режиссёр, актёр и продюсер, а его мать — Элси (в девичестве Форд) — тоже актриса. У отца Дауни — ирландское и русско-еврейское происхождение, а у матери — немецкое и шотландское происхождение. Его отец родился с именем Роберт Элиас, но изменил свою фамилию на Дауни (как у его отчима Джеймса Дауни), когда он был несовершеннолетним и хотел поступить на службу в армию. У Дауни были небольшие роли в проектах своего отца в детстве. Он дебютировал в кино в возрасте пяти лет и играл больного щенка в фильме «Загон» (1970), затем в возрасте семи лет снялся в «Дворце Грисера» (1972). В возрасте 10 лет, он жил в Англии и изучал классический балет, как часть более крупной программы. Он вырос в Гринвич-Виллидже и учился в учебном центре исполнительских искусств «Stagedoor Manor» в северной части штата Нью-Йорк, когда был подростком. Когда его родители развелись в 1978 году, Дауни переехал в Калифорнию со своим отцом, но в 1982 году он покинул среднюю школу Санта-Моники и переехал в Нью-Йорк, чтобы продолжить актёрскую карьеру.
В возрасте 20 лет в 1985 году Дауни-младший на один сезон присоединился к команде, выпускающей популярнейшее американское телешоу «Субботним вечером в прямом эфире». После опыта на телевидении он окончательно решил связать судьбу с кинематографом и переехал в Голливуд. В 1987 году Роберт Дауни получил ведущую роль в комедии Джеймса Тобэка «Специалист по съёму». После нескольких работ в подростковых комедиях Дауни заявил о себе ролью отчаявшегося подростка-наркомана в фильме «Меньше, чем ноль» (1987), ставшим культовым и успешным. В 1992 году, когда на экраны вышел фильм Ричарда Аттенборо «Чаплин», в котором актёр сыграл легендарного комика, актёрская игра Дауни-младшего заслужила высокие оценки, и актёр удостоился премии BAFTA за лучшую мужскую роль, а также был номинирован на «Золотой глобус» и премию «Оскар» в категории «Лучшая мужская роль» (обе награды в тот год ушли к Аль Пачино за роль в фильме «Запах женщины»). Критика и публика называла Роберта Дауни-младшего одним из самых многообещающих актёров молодого поколения. Однако в этот период у актёра возникает наркотическая зависимость, в результате которой после череды громких скандалов его увольняют со студий, где он был занят на съёмках, а суд (за хранение героина, кокаина и оружия) приговаривает к тюремному заключению (в 1996 году был приговорён к 16 месяцам заключения в тюрьме Лос-Анджелеса) и принудительному лечению. По словам самого Дауни, его знакомство с марихуаной состоялось в возрасте 8 лет не без помощи родного отца. Из-за наркомании он развёлся со своей первой женой, певицей и моделью Деборой Фальконер, с которой у них есть совместный сын Индио Фальконер Дауни. Переломным событием в жизни Дауни оказалось знакомство с продюсером Сьюзан Левин на съёмках триллера «Готика», где он сыграл вместе с Хэлли Берри и Пенелопой Крус. Роберт прошёл очередной курс лечения в Лос-Анджелесе ради своей любви к Сьюзан и, вылечившись, сделал ей предложение руки и сердца/ Игра актёра получила лестные отзывы и после выхода комедийного детектива «Поцелуй навылет». Параллельно с этой работой Дауни-младший выпускает альбом песен собственного сочинения и исполнения под названием «The Futurist». Выходом альбома Роберт показал публике свои великолепные вокальные и музыкальные таланты. В 2006 году его исполнение роли некоего таинственного Лайонела, который вступает в связь с героиней Николь Кидман в фильме «Мех», получило самые восторженные отклики кинокритиков. Однако настоящее перерождение Роберт получает после его утверждения на главную роль в фильме «Железный человек». После выхода фильма киностудии буквально забрасывают актёра различными предложениями. В 2008 году выходит фильм Бена Стиллера «Солдаты неудачи», в котором рассказывается история актёров, попавших на настоящую войну, но считающих это всего лишь съёмками. Роберт сыграл в фильме Кирка Лазуруса, пятикратного лауреата премии «Оскар», который ради новой роли изменил пигментацию своей кожи. Блистательная игра Дауни-младшего принесла ему вторую номинацию на «Оскар» (приз был посмертно отдан Хиту Леджеру за фильм «Тёмный рыцарь»), номинацию на «Золотой глобус» и номинацию на приз Британской академии. В конце 2009 года на экраны вышел фильм Гая Ричи «Шерлок Холмс», где в паре с Джудом Лоу, который играет доктора Ватсона, Роберт исполнил роль знаменитого сыщика Холмса. В первый же уик-энд фильм побил все рекорды по кассовым сборам, а Роберт Дауни-младший получил премию «Золотой Глобус» в номинации «Лучшая мужская роль — комедия или мюзикл». В 2010 году вышел сиквел фильма снятого по комиксам «Железный человек 2». Роберт уже подписался на участие в третьей части фильма и в «Мстителях». В 2011 году вышла вторая часть фильма про Шерлока Холмса — «Шерлок Холмс: Игра теней», где герой Дауни-младшего борется с профессором Мориарти. Год спустя на широких экранах появилась лента «Мстители», а также завершающая часть трилогии о Тони Старке — «Железный человек 3». С конца марта 2013 года актёр находился в промотуре в поддержку этой картины.
Роберт 7 лет встречался с Сарой Джессикой Паркер, с которой расстался в 1991 году. Первый брак: с 1992 по 2004 с певицей и моделью Деборой Фалконер. Общий сын, Индио (родился 7 сентября 1993 года). Второй брак: в 2003 году на съёмках триллера «Готика» Роберт встретил продюсера Сьюзан Левин, на которой женился 27 августа 2005 года. 31 августа 2011 года тётя Сьюзан, Нэнси Миллер, объявила, что её племянница ждёт ребёнка. 7 февраля 2012 года на свет появился Экстон Элиас Дауни.
Год/Русское название/Оригинальное название/Роль
1970 /Загон/Pound/щенок 1972 /Дворец Грисера/Greaser's Palace/в титрах не указан 1975 /От момента к моменту/Moment to Moment/в роли самого себя 1980 /В жопу академию/Up the Academy/в титрах не указан 1983 /Крошка, это ты!/Baby It's You/Стюарт 1984 /Перворожденный/Firstborn/Ли 1985 /Мёртвое ожидание/Deadwait/имя персонажа неизвестно 1985 /Стенка на стенку/Tuff Turf/Джимми Паркер 1985 /Ох уж эта наука/Weird Science/Йен 1985 /Муссолини/Mussolini: The Untold Story/Бруно Муссолини 1985—1986/Субботним вечером в прямом эфире/Saturday Night Live /разные 1986 /Снова в школу/Back to School/Дерек Лутз 1986 /Америка America/Поли Хэкли 1987/Специалист по съёму/The Pick-Up Artist/Джек Джерико 1987/Меньше, чем ноль/Less Than Zero /Джулиан 1988 /Джонни, будь хорошим/Johnny Be Good/Лео Виггинс 1988 /1969/1969/Ральф Карр 1988 /Губы напрокат/Rented Lips/Wolf Dangler 1989 /Это адекватно/That's Adequate/Альберт Эйнштейн 1989 /Верящий в правду/True Believer/Роджер Бэрон 1989 /Шансы есть/Chances Are/Алекс Финч 1990 /Эйр Америка/Air America/Билли Ковингтон 1991 /Слишком много солнца/Too Much Sun/Рид Ричмонд 1991 /Большая пена/Soapdish/Дэвид Сетон Барнес 1992 /Чаплин Chaplin/Чарльз Спенсер/Чаплин 1993 /Сердце и души/Heart and Souls/Томас Рейли 1993 /Короткие истории/Short Cuts/Билл Буш 1993/Последняя вечеринка/The Last Party/в роли самого себя 1994 /Аве Цезарь/Hail Caesar/Джерри 1994 /Век кино/A Century of Cinema/в роли самого себя 1994 /Прирождённые убийцы/Natural Born Killers/Уэйн Гэйл 1994 /Только ты/Only You/Питер Райт 1995 /Ричард III/Richard III/лорд Риверс 1995 /Домой на праздники/Home For The Holiday/Томми Ларсон 1995 /Королевская милость/Restoration/Роберт Мэривел 1995 /Рождественское дерево мистера Виллоуби/Mr. Willowby’s Christmas Tree/мистер Виллоуби 1996 /Опасная зона/Danger Zone/Джим Скотт 1997 /Свидание на одну ночь /One night stand/Чарли 1997 /Любовный треугольник/Two Girls and a Guy/Блейк 1997 /Компания Хьюго/Hugo Pool/Франц Мазур 1998 /Леший/The Gingerbread Man/Клайд Пелл 1998 /Служители закона/U.S. Marshals/специальный агент Джон Ройс 1999 /Сновидения/In Dreams/Вивиан Томпсон 1999 /Друзья и любовники/Friends & Lovers/Ханс 1999 /Клёвый парень/Bowfinger/Джерри Рэнфро 1999 /Чёрное и белое/Black and White/Терри Донаджер 2000 /Вундеркинды /Wonder Boys/Терри Крэбтри 2000 /Auto Motives (англ.)/Auto Motives/Роб 2000—2002/Элли Макбил /Ally McBeal/Ларри Пол 2002 /Летаргия/Lethargy/терапевт животных 2003 /Что бы мы ни делали/Whatever We Do/Бобби 2003 /Поющий детектив/The Singing Detective/Дэн Дарк 2003 / Жизнь и искусство Чарли Чаплина/Charlie: The Life and Art of Charles Chaplin/в роли самого себя 2003 /Готика/Gothika/Пит Грэхэм 2004 /Эрос (сегмент «Эквилибриум»)/ Eros Ник /Пенроуз 2005 /Решающая игра/Game 6/Стивен Швиммер 2005 /Аутсайдер/The Outsider/в роли самого себя 2005 /Поцелуй навылет/Kiss Kiss Bang Bang/Гарри Локхарт 2005 /Доброй ночи и удачи/Good Night, and Good Luck/Джо Вершба 2005 /Гриффины/Family Guy/Патрик Пьютершмидт 2005/Хуберт Селби-мл.: Завтра будет лучше/Hubert Selby Jr: It/ll Be Better Tomorrow/рассказчик 2006 /Лохматый папа/The Shaggy Dog/доктор Козак 2006/Как узнать своих святых/A Guide to Recognizing Your Saints/Дито 2006 /Помутнение/A Scanner Darkly/Джеймс Баррис 2006/Мех Fur: An Imaginary Portrait of Diane Arbus/Лайонел Свини 2007/Зодиак/Zodiac/Пол Эвери 2007/Везунчик/Lucky You/Telephone Jack 2007/Проделки в колледже/Charlie Bartlett/Натан Гарднер 2008 /Железный человек/Iron Man/Тони Старк / Железный человек 2008 /Невероятный Халк/Incredible Hulk/Тони Старк 2008 /Солдаты неудачи/Tropic Thunder/Кирк Лазарус 2009 /Солист/The Soloist/Стив Лопез 2009 /Шерлок Холмс/Sherlock Holmes/Шерлок Холмс 2010 /Железный человек 2/Iron Man 2/Тони Старк / Железный человек 2010 /Впритык/Due Date /Питер Хаймен 2011 /Шерлок Холмс: Игра теней/Sherlock Holmes: A Game of Shadows/Шерлок Холмс 2011 /Консультант/The Consultant/Тони Старк 2012 /Мстители/The Avengers/Тони Старк / Железный человек 2013 /Железный человек 3/Iron Man 3/Тони Старк / Железный человек 2014 /Судья/The Judge/Хэнк Палмер 2014/Повар на колёсах/Chef 2015 /Мстители: Эра Альтрона/The Avengers: Age of Ultron /Тони Старк . Железный
Награды: 1993 — Премия BAFTA — лучшая мужская роль, за фильм «Чаплин» 2001 — Премия «Золотой глобус» — лучшая мужская роль второго плана в мини-сериале, телесериале или телефильме, за телесериал «Элли Макбил» 2001 — Премия Гильдии киноактёров США — лучшая мужская роль в комедийном сериале, за телесериал «Элли Макбил» 2010 — Премия «Золотой глобус» — лучшая мужская роль в комедии или мюзикле, за фильм «Шерлок Холмс» Номинации: 1993 — Премия «Оскар» — лучшая мужская роль, за фильм «Чаплин» 1993 — Премия «Золотой глобус» — лучшая мужская роль в драме, за фильм «Чаплин» 2001 — Премия «Эмми» — лучшая мужская роль второго плана в комедийном телесериале, за телесериал «Элли Макбил» 2009 — Премия «Оскар» — лучшая мужская роль второго плана, за фильм «Солдаты неудачи» 2009 — Премия «Золотой глобус» — лучшая мужская роль второго плана, за фильм «Солдаты неудачи» 2009 — Премия BAFTA — лучшая мужская роль второго плана, за фильм «Солдаты неудачи» 2009 — Премия Гильдии киноактёров США — лучшая мужская роль второго плана, за фильм «Солдаты неудачи»