Robert Benoist kam als Sohn des Jagdaufsehers von Henri de Rothschild zur Welt. Seine Kinder- und Jugendjahre verbrachte er auf dem Anwesen der Rothschilds. Im Ersten Weltkrieg diente er vorerst im 131. Infanterieregiment der französischen Armee und wurde 1915 Kampfflieger. Benoist blieb bis zur Demobilisierung 1919 in der Armee und war in den letzten beiden Jahren als Fluglehrer tätig.
1927 stieg Benoist zum bestimmenden Fahrer der Grand-Prix-Rennen auf und hatte maßgeblichen Anteil am Weltmeistertitel von Delage. Der Franzose feierte vier Grand-Prix-Siege; neben dem erneuten Triumph beim französischen Rennen gewann er die Großen Preise von Italien, Großbritannien und Spanien. Dafür erhielt eine der höchsten französischen Auszeichnungen, Chevalier de la Légion d’honneur.
Über Jean-Pierre Wimille lernte er Ende der 1930er-Jahre einen weiteren französischen Grand-Prix-Fahrer näher kennen, der zu einem engen Freund von ihm wurde; William Grover-Williams. Nach dem Ausbruch des Zweiten Weltkriegs und der Okkupation großer Teile Frankreichs durch die Truppen der deutschen Wehrmacht, flüchteten die drei Franzosen nach England. Dort wurden sie Mitglieder des Special Operations Executive und kehrten nach ihrer Ausbildung nach Frankreich zurück um die Résistance zu unterstützen. Innerhalb der britischen Armee wurde Benoist als Hauptmann geführt. Er und Grover-Williams brachten Waffen, die in der Nähe von Rambouillet von der Royal Navy eingeflogen wurden, in sein eigenes Haus um sie dort zu lagern. Beide beteiligten sich auch an Sabotage-Aktionen in der näheren Umgebung von Paris.
Tod in Buchenwald
Als die Pariser Zelle der Résistance im Juni 1943 aufflog, wurden auch Grover-Williams und Benoist von der Gestapo verhaftet. Während Grover-Williams nach Sachsenhausen gebracht und hingerichtet wurde, gelang Robert Benoist knapp nach seiner Verhaftung die Flucht. Auf dem Weg ins Gestapohauptquartier von Paris sprang er aus dem fahrenden Wagen und enteilte unerkannt. Über Umwege gelangte er nach England. 1944 kehrte er erneut nach Frankreich zurück und wirkte in der Nähe von Nantes, gemeinsam mit der Agentin Denise Bloch.
Am 18. Juni 1944 wurde er zum zweiten Mal verhaftet und sofort ins KZ Buchenwald überstellt, wo er am 11. September 1944 hingerichtet wurde.
Nach dem Krieg wurde dem Franzosen eine Fülle an posthumen Ehrungen zu Teil. Eine Straße seiner Heimatstadt wurde nach ihm benannt sowie Tribünen an den Rennstrecken von Reims und Le Mans. In der Gedenkstätte des Brookwood Cemetery hängt seine Ehrenplakette. In seinem Werk The Grand Prix Saboteurs behauptet der britische Autor Joe Saward, Robert Benoist wäre von seinem Bruder Maurice Benoist an die Gestapo verraten worden.