Downey Jr. se je na filmskih platnih prvič pojavil leta 1970, ko je s petimi leti zaigral v filmu svojega očeta Pound. Šele po filmu Less Then Zero (1987) je začel dobivati večje vloge v filmih, kot so Air America, Soapdish in Natural Born Killers. Leta 1992 si je s filmom prislužil tudi nominacijo za oskarja.
Po dolgem boju z drogami med letoma 1996 in 2001 se je njegova kariera zopet začela vzpenjati. Igral je v nekaterih neodvisnih filmih, kot so The Singing Detective (2003), Kiss Kiss Bang Bang (2005) in A Scanner Darkly (2006). K temu je dodal še stranske vloge v filmih Gothika (2003) in Zodiac (2007). Leta 2004 je izdal tudi svoj prvi studijski album z naslovom The Futurist.
Leta 2007 je bil izbran za glavno vlogo v adaptaciji stripa Iron Man. Film je med prvim vikendom prikazovanja zaslužil skoraj 100 milijonov dolarjev v ZDA in Kanadi. Leta 2008 je odigral še v filmu Tropic Thunder, kjer je zaigral avstralskega igralca, ki igra afriško-ameriškega vojaka. Za to vlogo si je prislužil še drugo nominacijo za oskarja (najboljša moška stranska vloga). Nato je igral še Sherlocka Holmesa v istoimenskem filmu (adaptacijo je režiral Guy Ritchie), za katerega je prejel Zlati globus. Nazadnje je ponovil vlogo Tonyja Starka v Iron Man 2.
Življenje
Robert Downey Jr. se je rodil na Manhattnu očetu Robertu in mami Elsie. Oče Robert Downey Sr. je igralec, pisatelj, producent in režiser mama pa igralka. Downeyjev oče ima irske in ruske korenine, mama pa nemške in škotske. Downey je imel v otroštvu manjše vloge v očetovih projektih. Pri desetih letih je živel v Angliji, kjer se je učil tudi baleta. Odraščal je v Greenwich Village-u, obiskoval je šolo Stagedoor Manor Performing Arts Training Center v New Yorku. Po ločitvi staršev leta 1978 se je preselil v Kalifornijo z očetom. Šolal se je na srednji šoli v Santa Monici, a je s šolanjem leta 1982 prenehal, se preselil nazaj v New York in tam nadaljeval z igralsko kariero. Med letoma 1992 in 2004 je bil poročen z igralko in pevko Deborah Falconer, s katero ima enega otroka. Leta 2005 se je ponovno poročil in sicer s producentko Susan Levin.