1971年，5歲的他出演電影《狗》。1987年，22歲的小羅伯特·唐尼主演了喜劇片《泡妞專家》，該影片是他主演的第一部電影。1993年，小羅伯特·唐尼憑借電影《卓別林》獲得第65屆奧斯卡最佳男主角的提名。1997年，他因吸毒被逮捕并強制戒毒。2001年，他憑借《甜心俏佳人》獲得第58屆美國電影電視金球獎。2007年，他主演了《十二宮》。2008年，他出演了電影《鋼鐵俠》。2010年，他憑借《大偵探福爾摩斯》獲得第67屆金球獎電影類音樂喜劇類最佳男主角獎。2012年，他主演了《復(fù)仇者聯(lián)盟》。2013年，他主演的《鋼鐵俠3》上映。2014年1月，小羅伯特·唐尼獲得第40屆人民選擇獎最受歡迎男演員獎。1992年4月，小羅伯特·唐尼與黛伯拉·法奧康納結(jié)婚，1994年育有一子。2004年，兩人離婚。

2005年8月27日，他與制片人蘇珊·唐尼在紐約結(jié)婚。