Robert Downey Jr. wywodzi się z rodziny artystów – jego ojciec był m.in. aktorem i reżyserem, a matka tancerką oraz piosenkarką. Edukował się w Santa Monica High School, lecz jej nie ukończył.

Debiutował już jako 5-letnie dziecko w filmie swojego ojca pt.: Funt. Grał w komediach romantycznych, dramatach oraz w serialu Ally McBeal (za rolę adwokata Larry'ego Paula został uhonorowany Złotym Globem), jednak światową sławę przyniosła mu rola Iron mana, w którą wcielił się w filmie pod takim tytułem.