پدر رابرت‌، "روبرت‌" شاعر و مجسمه ‌ساز و مادرش یک نقاش به نام ‌"ویرجینا آدمیرال‌" نیز بودند. والدین‌ رابرت‌ اصلیت‌ ایتالیایی ‌داشتند، اما برای‌ زندگی‌ بهتر به‌ نیویورک‌ مهاجرت ‌کردند. رابرت‌ دوساله‌ بوده که‌ والدینش‌ از هم‌ جدا شدند و او مانند توپ‌ فوتبال‌ مدتی‌ را به‌ سوی ‌مادر و مدتی‌ نزد پدر بود.همین‌ افت ‌محبت‌ و تغییر دگرگونی‌ در زندگی‌ رابرت‌، ‌سبب‌ شده که‌ او به‌ بچه ‌ای‌ خجالتی‌ و منزوی‌ تبدیل ‌شود، وی مدت‌ها گوشه‌ ای‌ از اتاق‌ می‌ نشست‌ و با اسباب‌ بازی‌ شکسته ‌ای،‌ خود را سرگرم‌ می ‌کرد. وی همچنین‌ علاقه‌ زیادی‌ به‌ فیلم‌ و تئاتر داشت‌. 

رابرت‌ در 6 سالگی، زمانی‌ که‌ به‌ مدرسه‌ رفت‌، همیشه‌ از دوستان‌ و همکلاسی‌هایش‌ دوری‌ می ‌جست‌. یکی ‌از معلمین‌ او متوجه‌ حالات‌ و روحیات‌ وی‌ شده و برای‌ این‌ که‌ رابرت‌ اعتماد به‌ نفس‌ پیدا کند و وارد جمع‌ دوستانش‌ شود او را وادار به ایفای نقش در تئاترهای‌ نمایشی‌ مدرسه‌ کرده، همین‌ مساله‌ خجالت‌ او را کاهش‌ داد. وی در 10 سالگی‌ اولین‌ نقش اش‌ را در نمایشی‌ در نقش‌ "شیر" در تئاتر "جادوگر اونر" بازی‌ کرد. 

رابرت‌ در سال‌ 1976، با "دیان‌ آبوت‌" ازدواج‌ کرد، ثمره‌ این‌ ازدواج‌ یک‌ پسر به‌ نام‌ "رافائل‌" بوده اما در سال‌ 1988 این‌ ازدواج‌ به ‌طلاق‌ منجر شد.  از طرفی‌ رابرت‌ دختر"دیان‌"، "درینا" که‌ از ازدواج‌ اولش‌ بوده را به فرزند خواندگی‌ پذیرفت‌. در پی رابطه مخفی و طولانی مدت رابرت با "توکی اسمیت" که جنجال های بسیاری برای دنیروو در مطبوعات دهه 90 ایجاد کرد، وی از این زن صاحب دوقلوی پسری با نام های "جولیان" و "آرون" شد. دنیرو هم چنین در سال‌ 1998 با "گریس هایتور‌" هنرپیشه ‌هالیوود ازدواج‌ کرده، اما این ازدواج نیز پستی و بلندی های بسیاری داشته، چرا که آنها در سال 1999 از هم جدا و دوباره در سال 2004 میلادی با هم ازدواج کردند.ثمره این ازدواج نیز پسری بانام "الیوت" در سال 1998 میلادی و "هلن گریس" در سال 2011 میلادی بود. 

رابرت در دوران‌ نوجوانی‌ به‌ یک‌ گروه‌ خیابانی‌ پیوسته‌ و در 16 سالگی‌ بازی‌ در نمایش‌ "خرس‌" اثر "چخوف‌"، او را با دنیای‌ بازیگری‌ بیشتر آشنا کرد.پس‌ از این‌ که‌ اولین‌ چک‌ دستمزدش‌ را به‌ عنوان ‌بازیگری‌ دریافت‌ کرد، تصمیم‌ جدی‌ خود را برای ‌آینده‌ اش‌ گرفته‌ و وارد عرصه‌ تئاتر و سینما شد. او برای بازیگری نیاز به آموزش داشت، لذا در هنرستان‌ "استلا آدلر" و همچنین‌ در کارگاه‌ هنری‌ آمریکایی،‌ آموزش ‌بازیگری‌ دید. به‌ این‌ ترتیب‌ کار حرفه‌ای‌ خود را در زمینه‌ بازیگری‌ به‌ طور نامنظم‌ در "برادوی"‌ و چند تبلیغ‌ تجاری‌ برای‌ تلویزیون‌ آغاز کرد.  نخستین تجربه های سینمایی اولین تجربه بازیگری دنیرو به فیلم "پارتی ازدواج" باز می گردد که وی در نقش منفی آن، به کارگردانی "برایان دی پالما" در سال 1963 حضور یافت و هنرهای بازی خود را برای اولین بار در سن 20 سالگی تجربه کرد، اما این فیلم تا زمان 1969 انتشار نیافت و بسیاری فکر می کنند که این فیلم اولین فیلم رابرت نیست.پس از آن رابرت، در فیلم‌ سینمایی "سه‌ اتاق‌ در منهتن‌"‌، در سال ‌1965 بازی کرده، که‌ به‌ عنوان‌ سیاهی‌ لشکر و مشتری‌ رستوران‌ در یکی‌ ازسکانس‌ها ظاهر شد.وی بعد از بازی های کوتاه و مختصر، سرانجام در فیلمی به کارگردانی "راجر کورمن" با نام "مامای خونین" به بازی پرداخته، اما بازهم  نتوانست بازی فوق العاده این بازیگر را به اثبات برساند.مجددا در سال 1965، به‌ او پیشنهاد بازی‌ در یک‌ نقش‌ کوچک‌ در فیلم ‌"مهمانی‌ عروسی‌" شد. آشنایی‌ او با یکی‌ ازدستیاران‌ "برایان‌ دی ‌پالما"، برای‌ او شانسی‌ بوده که‌ توانست‌ نقش‌ اصلی‌ در فیلم‌ "تبریک‌" محصول ‌1968 را در دست‌ بگیرد.  

فیلم ‌هایی‌ که‌ رابرت، در سال های اول بازیگری در آن‌ ایفا‌ نقش‌ ‌کرده، فیلم‌های‌ چندان موفقی‌ نبوده اما این بازیگر جوان نا امید نشده و به‌ ایفای‌ نقش‌های‌ ارزان‌ روی آورد.وی سرانجام ‌توانست‌ با بازی‌ در فیلم‌ "طبل‌ را آهسته‌ به‌ صدا دربیاور" به‌ شهرت‌ نسبی‌ برسد و توانست جایزه بهترین بازیگر نقش مکمل را از انجمن منتقدان نیویورک دریافت کند.اما اوج درخشش هنری رابرت، هنگامی‌ بوده که ‌"فرانسیس‌ فورد کاپولا" او را به بازی برای نقش جوانی "ویتو کورلئونه" در قسمت دوم فیلم پدرخوانده انتخاب کرد، جایی که وی توانست با درخشش در آن، جایزه اسکار سال 1974 را در بخش بهترین بازیگر نقش مکمل از آن خود کند.رابرت با بازی در این فیلم تجربیات بسیاری را فرا گرفت و همواره بردن اسکار در این فیلم را مدیون هدایتهای بی نظیر "فرانسیس فورد کاپولا"، می داند.سپس‌ به‌ او پیشنهاد نقش‌ "یک‌ راننده ‌تاکسی‌" شد. لذا او روزهای‌ متمادی‌ در تاکسی‌های ‌نیویورک‌ ‌نشسته‌ و رفتار رانندگان‌ تاکسی‌ را تماشا کرد و پس‌ از بازی‌ در فیلم ‌"راننده ‌تاکسی‌" در سال‌ 1976 جایزه‌ بهترین ‌بازیگر را به‌ خود اختصاص‌ داد.رابرت ‌در سال‌ 1976 در فیلم‌ "1900" شرکت‌ کرد.  این‌ فیلم‌ به‌ زبان‌ ایتالیایی‌ و محصول‌ مشترک‌ سه‌ کشورفرانسه‌، ایتالیا و آلمان‌ بود. در این فیلم سعی شد تا به وضعیت کشور ایتالیا قبل از جنگ جهانی دوم به صورت تفصیلی پرداخته شود گرچه فیلم در عرصه بین المللی نتوانست چندان موفقیت چشمگیری بدست آورد.در سال 1977 میلادی، دنیروو خود را برای بازی در فیلم "نیویورک، نیویورک" و در نقش یک نوازنده ساکسیفون آماده می کرد اما طبق گفته های وی او آمادگی چندانی برای این فیلم نداشت و به همین منظور و تنها برای موفقیت در ایفای نقش به یادگیری نواختن ساز ساکسیفون پرداخت اما در آن زمان به بازی وی چندان توجهی نشده و وی تنها توانست کاندیدای بهترین بازیگر نقش اول در گلدن گلوب شود و در کسب آن ناکام بماند.نقطه عطف دیگر بازیگری رابرت، به سال 1978 و بازی او در نقش اصلی فیلم "شکارچی گوزن" باز می گردد که وی در آن نقش مردی را ایفا می کند که در گیر و دار جنگ آمریکا و ویتنام بهترین دوستان خود را از دست می دهد و زندگی اش با فراز و نشیب های بسیاری همراه می شود. 

موفقیت های رابرت در دهه هفتاد تمامی نداشته و او با بازی درهر فیلم می توانست قدرت خارق العاده بازی خود را به همه نشان دهد و در نهایت او توانست به بزرگترین رویای خود در بازیگری با فیلم "گاو خشمگین" در سال 1980 دست پیدا کند. جاودانه ترین نقش تاریخ سینمارابرت در فیلم "گاو خشمگین" در نقش بوکسور معروف آمریکایی "جیک لاموتا" حضور پیدا کرد و بابت آن 27 کیلوگرم وزن اضافه کرد تا بتواند میانسالی این بوکسور را به بهترین نحو ایفا کند، بازی دنیروو از بابت تمامی منتقدان بسیار مثبت تلقی شده و تمام آنها از این نقش به عنوان جاودانه ترین نقش های تاریخ سینما یاد می کنند. حضور دنیروو در سینمای تجاریرابرت در دهه هشتاد میلادی انتخاب های بسیار غلطی را در زمینه بازگیری انجام داد و بسیاری او را در لبه ورود به سینمای تجاری و سپس خروج ناگهانی از سینماها با شکست پی در پی فیلم هایش می دیدند که فیلم های "برزیل"، "ماموریت"، "در دام افتاده عشق"، "قلب فرشته" و "استنلی و آیریس" اشاره کرد.در سال 1989 دنیرو با بازی در کنار "شان پن" در فیلم "ما فرشته نیستیم" جنجال های بسیاری را در بین طرفداران کلیسا در آمریکا و اروپا به پا کرده تا جایی که بسیاری او را یک خائن به دین مسیحیت توصیف کردند. 

آغاز دهه نود مصادف با شکوفایی مجدد دنیروو در سینما بود، و او در سال 1990 در دو فیلم موفق "گودفلاس" و "بیداری" بازی های خوبی را از خود نشان داده و همراه با این دو فیلم توانست نامزد جوایز بفتا و اسکار را بار دیگر کسب کند.تنها با گذشت یکسال از ساخت "گودفلاس"، رابرت در فیلم دیگری از اسکوسیزی بانام "ترس گوشه ای" ایفاگر نقشی متفاوت بوده و توانست با نقشی منفی در این فیلم باز هم نامزد دریافت جایزه اسکار و گلدن گلوب شود.بازهم رابرت در دام فیلم های تجاری افتاد که تا سالها او را غرق در گمنامی کرد و علیرغم تجربه کارگردانی رابرت در فیلم "داستان برونکس" محصول سال 1992 که در ژانر اکشن تولید شد، وی نتوانست بازگشت موفقی را داشته باشد. به یاد ماندنی ترین فیلم های تاریخ سینماتا سال 1995 میلادی دیگر اثری از بازی های درخشان دنیروو دیده نمیشد و وی در این سال دو فیلم موفق بانامهای "کازینو" و"مخمصه" را بازی کرد که از دید تماشاچیان و منتقدان توانست نقد های مثبتی را دریافت کند.فیلم "مخمصه" دنیرو به کارگردانی "مایکل مان" و با حضور "آل پاچینو" در نقش مقابل دنیرو از به یاد ماندنی ترین فیلم های تاریخ سینما لقب گرفته است. 

در سال 1981 رابرت در فیلم نه چندان موفق "اعتراف" حضور پیدا کرده و سپس در سال 1983 بار دیگر با دوست قدیمی خود اسکورسیزی در فیلم "سلطان کمد" همکاری کرده و در آن چهره بازیگر آماتور سینمای کمدی ای را به نمایش گذاشت که قصد دارد بوسیله آشنایی با بزرگان کمدی جهان به موفقیتی چشمگیر در این ژانر سینمایی دست یابد.دنیرو در دهه نود دست به اقدامی ویژه زد و تصمیم گرفت تا کارایی خودرا در زمینه فیلم های کمدی نشان دهد، ژانری که هیچ گاه از سمت سران منتقدین و جشنواره ها مورد حمایت قرار نگرفت.اوج موفقیت دنیرو در ژانر کمدی در سال 1999 و در فیلم "این را تحلیلش کن" بود که بازی خاص او در کنار زوج بازیگری اش یعنی بیلی کریستال او را نامزد دریافت جایزه گلدن گلوب به خاطر بازی اش در این فیلم کرد.فروش موفق این فیلم موجب شد تا نسخه دوم این فیلم یعنی "آنرا تحلیلش کن" نیز در سال 2002 میلادی ساخته شود که البته نسخه جدید نتوانست چندان موفقیت خوبی برای رابرت کسب کند.دنیرو تقریبا به یک شخصیت ماهر در زمینه فیلم های کمدی تبدیل شده بود چرا که او نیز بازی در فیلم های کمدی را بسیار می پسندید و بازی وی در فیلم موفق "ملاقات با والدین" بار دیگر برای این بازیگر نامزدی جشنواره گلدن گلوب را به همراه داشت. بازیگر کلیشه ای ژانر کمدیدر دهه اول قرن جدید میلادی، دیگر از آن اسطوره فیلم های گانگستری دهه 70 میلادی چیزی باقی نمانده بود و رابرت تماما به یک بازیگر کلیشه ای فیلم های کمدی تبدیل شد.از جمله فیلم های تاحدود موفق که می توانست یاری دهنده رابرت برای نجات از کلیشه بوجود آمده برای وی تلقی شود می توان به فیلم های، "ملاقات با فوکرها"، "امتیاز"، "چوپان خوب" و "قتل منصفانه" اشاره کرد.سکانسی در فیلم امتیاز محصول سال 2001 میلادی وجود دارد که رابرت در آن در کنار "مارلون براندو"، افسانه سینمای جهان به ایفا نقش پرداخته که از نکات بارز بازی های دنیروو در این دهه محسوب شد.در ادامه دهه دوم نیز رابرت در فیلم های ناموفقی حضور پیدا کرد، تا زمانی که او در سال 2012 میلادی در جدیدترین فیلم "دیوید او راسل" با نام "دفترچه خوشبختی" به بازی در نقش دوم این فیلم پرداخت.حضور درخشان دنیروو در این فیلم شرایط را برای اثبات اینکه رابرت کماکان در راس ستارگان سینما قرار دارد مهیا کرده و بار دیگر اثبات کرد که او بازیگری بی نظیر است. 

رابرت دنیروو، درطول‌ دوران‌ بازیگری‌ چهره‌های‌ بسیار متفاوتی‌ را ارائه‌ کرده‌‌ که‌ به‌ رغم‌ شباهت‌های‌ ساختاری‌ بسیاری‌ از آنها نقش ‌آفرینی‌ دنیرو در آنها کاملا متفاوت‌ بود‌.او در نقش‌ آدمکش‌، مشت‌زن‌، کمدین‌، راننده ‌تاکسی‌، گانگستر، مافیا، پلیس‌ و...ظاهر شده‌ است‌ که‌ از او بازیگری‌ قوی‌ ساخت‌. او در فیلم‌ "ماموریت‌" در سال‌ 1986 دو شخصیت‌ کاملا متفاوت‌ را ارائه‌ داده که‌ کاملا با هم‌ در تضاد بودند ولی‌ انتقال‌ از یکی‌ به‌ دیگری‌ چنان‌ ظریف‌ و بی ‌نقص‌ از سوی‌ او انجام‌ شده که‌ تماشاگر به‌ سختی‌ متوجه‌ این‌ تغییر می‌ شود. بازی‌ دنیرو بسیار روان‌ و ساده‌ و در عین‌ حال‌ قوی‌ بود. در بازی‌ او کمتر می ‌توان‌ جوشش‌ احساسات‌ را دید. او در بسیاری‌ از فیلم‌هایش‌ با حرکاتی‌ ساده‌ و معمولی‌ بهترین‌ شخصیت‌ را نشان‌ داده و تماشاگران‌ را به‌ آن ‌شخصیت‌ و نقش‌ نزدیک‌ کرده و تمامی‌ روحیات ‌خود را به‌ تماشاگر نشان‌ داد. این‌ سادگی‌ در ارائه‌ نقش‌ باعث‌ شده‌ که‌ بسیاری‌ از تماشاگران‌ او را بهترین‌ بازیگر عصر حاضر هالیوود بشناسند.  

در طی فستیوال "ونیز" سال 2004 میلادی، رابرت تابعیت ایتالیایی خود را در کنار تابعیت آمریکایی اش پذیرفت، اتفاقی که بعدها برای رابرت به یک معضل تبدیل شد.ایتالیایی های متعصب در کنار حمایت سیلویو برلوسکونی، نخست وزیر وقت ایتالیا با تجمع اعتراض آمیز در مقابل وزارت فرهنگ این کشور دادن تابعیت به دنیرو را بشدت محکوم کردند.آنها معتقد به این موضوع بودند که دنیرو وجهه ایتالیایی ها را در جهان با بازی در فیلم های جنایی و ساختن چهره منفی از آنها بشدت خدشه دار کرده است و به همین دلیل دادن تابعیت به چنین فردی را جایز نمی دانستند.سرانجام با وساطت جیلیانواوربانی،وزیر وقت فرهنگ ایتالیا، خشم ایتالیایی ها فرونشست و این تابعیت به رابرت در سال 2006 میلادی و در طی روز پایانی فستیوال ونیز در این سال اعطا شد.وی هم چنین به‌ خاطر بازی‌ در فیلم‌ "پدرخوانده‌ 2" مجبور به‌ یادگیری‌ زبان‌ سیسیلی ‌و ایتالیایی‌ شده و به‌ راحتی‌ به‌ زبان‌ ایتالیایی‌ تسلط پیدا کرد. 

رابرت علیرغم کارگردانی دو فیلم "چوپان خوب" و "داستان برونکس" به امر تهیه کنندگی در بسیاری از فیلم های هالیوودی پرداخت.از جمله فیلم های شاخصی که دنیرو آنها را تهیه کنندگی کرده می توان به "ما فرشته نیستیم"، "ترس گوشه ای"، "داستان برونکس"، "فرانکنشتاین مارک شلی"، "باوفا"، "اتاق ماروین"، "بی نقص"، "ملاقات با والدین"، "ملاقات با فوکرها"، "چوپان خوب"، "دشمن همگانی"، "20 درصد تخیلی" و "فوکرهای کوچک" اشاره کرد. 

رابرت دنیروو، کاندید دریافت اسکار بهترین بازیگر نقش اول مرد برای فیلمهای "راننده تاکسی"، "شکارچی گوزن"، "بیداری‌ها""تنگه وحشت" و کاندید دریافت اسکار بهترین بازیگر نقش مکمل مرد برای فیلم "دفترچه ای با خطوط نقره ای" شد.او با بازی‌ درفیلم‌ "کوچه‌ کثیف‌" در سال‌ 1973 جایزه‌ بهترین‌ بازیگر نقش‌ مکمل‌ را از آن ‌خود کرده و در سال 1974 برنده اسکار بهترین بازیگر نقش مکمل مرد برای فیلم "پدرخوانده 2"، شد.رابرت هم چنین، بابت فیلم "گاو خشمگین"  تمامی جوایز بین المللی از جمله گلدن گلوب، انجمن بوستون، نیویورک فیلم و اسکار را از آن خود کرده و به بزرگترین آرزوی خود یعنی برنده شدن اسکار بهترین بازیگر نقش اول مرد دست یافت، گرچه وی در این سال نتوانست جایزه بفتا را از آن خود کند.رابرت در سال 1983، با بازی در فیلم "سلطان کمدی"، نامزدی جایزه بهترین بازیگر نقش اول را در جشنواره بفتا بدست آورد.دو فیلم شاخص دنیرو در دهه هشتاد، بازی وی در نقش "آل کاپون" در فیلم "ممتنع ها" و "فرار نیمه شب" بوده که بابت آن نامزد دریافت جایزه گلدن گلوب شد. 

رابرت دنیروو مرد مهربان‌ و دست‌ و دلبازی بوده،‌ او برای‌ کودکان‌ فقیر آفریقایی‌ ‌چندین‌ جشنواره‌ هنری‌ برپا کرده‌ و مبالغ‌ آن‌ را به‌ نفع‌ کودکان‌ آفریقایی‌ خرج‌ کرد. برای‌ مثال‌ او اقدام‌ به‌ فروش ‌روبان‌های‌ سبزرنگی‌ کرده که‌ خودش‌ نیز یکی‌ ازروبان‌ها را به‌ یقه‌ اش‌ زده‌ بود و درآمد حاصله‌ ازفروش‌ روبان‌ها صرف‌ دارو و درمان‌ کودکان ‌ایذی‌ در افریقا شد.  

رابرت دنیروو درباره‌ هالیوود چنین‌ گفته‌: به‌ نظر من ‌هالیوود شبیه‌ یک‌ طایفه‌ است‌ و بازیگران‌ نیز مثل‌ اهالی‌ این‌ طایفه‌ هستند. واقعیت‌ این‌ است‌ که‌ آنها به‌ دنبال‌ یک‌ تکیه ‌گاه‌ می‌باشند. من‌ سال‌ها درمیان‌ هالیوودی‌ها بوده‌ام‌ و احساس‌ می‌کنم‌ بسیاری‌ از بازیگران‌ در هالیوود دچار غرور بیجا شده‌اند. امیدوارم‌ هیچگاه‌ مغرور نشوم‌.دنیرو در یکی از گفتگوهای‌ خود با مجلهPeople  گفته: "هیچ ‌وقت‌ مانند بازیگران‌ تازه‌ به‌ دوران‌ رسیده‌ نبوده‌ام‌ که‌ خودم‌ را به‌ عنوان‌ یک‌ شخصی ‌دلفریب‌ جلوه‌ دهم‌."گفتنی‌ است‌ که‌ رابرت دنیروو بابت‌ هر بازی ‌بیش‌ از 20 میلیون‌ دلار دستمزد می‌گیرد. برای ‌مثال‌ با بازی‌ در فیلم‌ "آن‌ را تحلیل‌ کن‌" در سال ‌2002 حدود 22 میلیون‌ دلار دستمزد دریافت‌ کرد.  

وی از طرفداران حزب دموکرات آمریکا در انتخابات ریاست جمهوری بوده و در سال 2000 حامی "اَل گور" بود، در سال 2004 طرفدار "جان کری" و در سال 2008 نیز به حمایت از باراک اوباما پرداخته و در کمپین های حمایتی آنها حضور فعالی را داشت. 

در اکتبر 2003 میلادی گزارشی در "جراید" منتشر شد که بر پایه آن رابرت به بیماری سرطان پروستات مبتلا شده و به زودی تحت عمل جراحی قرار خواهد گرفت.در ماه دسامبر همان سال رابرت با تایید این خبر به مرکز درمان سرطان "اسلون کتینگ" برای معالجه این بیماری مراجعه کرده و با اتمام طول درمان، با بدست آوردن سلامتی کامل از این بیمارستان مرخص شد.