E' un convinto sostenitore dei movimenti ambientalisti, e da vent’anni (1981) è il patron del Sundance Institute e del Sundance Film Festival, che per il cinema indipendente è diventato uno dei più importanti avvenimenti mondiali.

Il nome completo è Charles Robert Redford Jr.. Figlio di Charles Robert Redford, un contabile dell'industria Standard Oil, e di Martha Redford, scomparsa nel 1955 l'anno del diploma del figlio. Dopo la seconda guerra mondiale, il padre trova lavoro come contabile in un’industria petrolifera, e la famiglia si trasferisce nella vicina Van Nuys, dove il giovane Robert comincia a rivelare il suo spirito indipendente.

All’high school, Redford è un mediocre studente, ma un ottimo giocatore di baseball. Nel 1955 ottenne una borsa di studio per l’Università del Colorado. All'università di Boulder, perde del tutto interesse per lo studio, abbandona lo sport e comincia a bere. Viene cacciato prima dalla squadra di baseball e poi dall'università.

Comincia allora ad interessarsi alla pittura. Frequenta diversi corsi d’arte. Dopo una stagione di duro lavoro a Los Angeles, parte su una nave da carico per la Francia. Vuole frequentare una scuola d’arte a Parigi, ma poi decide di viaggiare per l'Europa in autostop, dormendo in ostelli per la gioventù. A Firenze lavora nello studio di un pittore, ma le sue capacità pittoriche non emergono. Decide di tornare a casa, in America.

In California, Redford conosce Lola Jean Van Wagenen, una ragazza dello Utah che abbandona il college per seguirlo nella sua vita da bohémien. Robert e Lola si sposano il 12 settembre 1958. Resteranno insieme per ventisette anni e avranno quattro figli. Divorziano nel 1985.

Incoraggiato dalla moglie, si trasferisce a New York per studiare pittura al Pratt Institute. Ha la fortuna di seguire anche un corso di scenografia. Frequenta inoltre i corsi di recitazione dell’American Academy of Dramatic Arts. Un insegnante gli procura un piccolo ruolo in una produzione di Tall Story, a Broadway.

Quando nel 1962 debutta sul grande schermo con il film Caccia di guerra, Robert ha già fatto una lunga gavetta a Broadway e in serial televisivi come Alfred Hitchcock presenta e Ai confini della realtà.

Nel 1967 l’attore ottiene enorme successo come protagonista del film di Gene Saks A piedi nudi nel parco, con Jane Fonda, storia tratta dalla piece di Neil Simon. Redford la conosce, per averla interpretata a Broadway.

Da questo momento la sua carriera subisce una svolta decisiva. Nel 1969 interpreta il film di successo Butch Cassidy a fianco di Paul Newman. Seguono Ucciderò Willie Kid (1969), di Abraham Polonsky, Corvo rosso non avrai il mio scalpo (1972), di Sydney Pollack, Il candidato (1972) di Michael Ritchie e La stangata (1973), di George Roy Hill di nuovo insieme a Paul Newman.

Ancora nel 1973 recita nel film Come eravamo con Barbra Streisand, diretto da Sydney Pollack. Poi nel 1974 Il Grande Gatsby di Jack Clayton, tratto dal romanzo di Francis Scott Fitzgerald, I tre giorni del Condor (1975), ancora diretto da Pollack, e Tutti gli uomini del presidente (1976), di Alan J. Pakula con Dustin Hoffman.

Nel 1980, Robert Redford dirige il suo primo film, Gente comune. Vince l'Oscar per il film e la regia. Seguono Milagro nel 1988, In Mezzo Scorre il fiume del 1992, con Brad Pitt, e nel 1998 L'uomo che sussurrava ai cavalli, con Kristin Scott-Thomas. La pellicola ottiene in America grande successo di critica e di pubblico. Nel 2001 realizza la sua ultima fatica registica: La leggenda di Bagger Vance con Will Smith.

Nel dicembre del 2001 è protagonista, assieme a Brad Pitt, della pellicola Spy Game, diretto da Tony Scott.

Il 24 marzo 2002 riceve l'Oscar alla carriera.