ดาวนีย์เกิดที่นิวยอร์ก เป็นลูกชายของเอลซี่ และผู้กำกับรอเบิร์ต ดาวนีย์ ซีเนียร์ พ่อของเขาเกิดและใช้นามสกุล อีเลียส และเป็นชาวยิวผสมไอริช แม่ของดาวนีย์เป็นชาวเยอรมันผสมสก็อตทิช ดาวนีย์บอกว่าตัวเขาเป็นลูกครึ่งยิว เขาเริ่มแสดงภาพยนตร์เรื่องแรกในหนังของพ่อเขาเอง เรื่อง POUND (1970) แสดงเป็นลูกสุนัข เขามีผลงานภาพยนตร์เล็กๆ หลายเรื่อง พออายุได้ 20 ปี มีผลงานร่วมกับ Saturday Night Live แต่ว่าปรากฏตัวอยู่ในช่วงฤดูเดียว ภาพยนตร์เรื่องแรกที่ได้แสดงนำคือเรื่อง The Pick-up Artist (film) ในปี 1987 และนอกจากนี้เขายังแสดงบทเด่นในหนังเรื่อง Less Than Zero ในปีเดียวกัน และในปี 1992 ดาวนีย์ได้แสดงเป็นชาร์ลีย์ แชปลิน ในเรื่อง Chaplin และจากบทบาทนี้ทำให้เขาได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลออสการ์ ในสาขานักแสดงชายยอดเยี่ยม จากนั้นก็มีผลงานอื่น อย่าง Only You , Natural Born Killers และบทนำในเรื่อง Restoration, การดัดแปลงภาพยนตร์ของ Rose Tremain ในปี 2000 เขามีส่วนร่วมในซีรีส์โทรทัศน์เรื่อง Ally McBeal เขาได้รับรางวัลชนะเลิศจาก รางวัลลูกโลกทองคำ และยังได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลเอมี่ อวอร์ดอีกด้วย เขายังได้ปรากฏผลงานทางด้านการเขียนและการเป็นนักร้องใน Ally McBeal ในตอนอัลบั้มในชีวิตของฉันและการร้องเพลงคู่กับ Sting เพลง Every Breath You Take เขาแสดงในมิวสิกวิดีโอเพลง "I Want Love" ของเอลตัน จอห์นในปี 2001 ต่อมาในปี 2004 เขาออกผลงานเพลงชุด "The Futurist" ซึ่งเขาได้ออกแบบปกอัลบั้มเอง เขาได้รับเชิญให้ไปเปิดงาน Duran Duran ในปี 2005