罗伯特·杜瓦尔出生在加州的圣地亚哥,父亲是海军军官。杜瓦尔在普林斯匹亚学院主修戏剧,1953年毕业后曾参战,两年后退伍返美。回国后,杜瓦尔纽约的戏剧学校接受严格的训练,并在邻居剧场演舞台剧。
在那里,他与达斯汀·霍夫曼共住一间公寓。在此期间,他参加了霍顿·富特一部名叫《夜惊魂》的演出,并被富特看中,推荐其出演1962年那部著名的《杀死一只知更鸟》。杜瓦尔在纽约舞台上的演出慢慢为自己赢得了关注,并在电视界展露头角,1966年,他与马龙·白兰度一起出演《凯德警长》,并与詹姆斯·凯恩合作在《太空登月记》和《雨族》两部片子中塑造形象。
从1969年到1972年,杜瓦尔在包括乔治·卢卡斯的《未来世界》中扮演过角色。并于1972年在《教父》中饰演养子,这是他事业的转折点,这个角色为他赢得了第一次奥斯卡最佳男配角提名。从此以后,杜瓦尔以《教父》中这个角色的形象,出演了多部影片,其中包括《教父2》,《杀手精英》,《电视台风云》等。在这五六部电影中,他大部分的角色都是配角,偶尔作为主角出现。
1979年,杜瓦尔在《现代启示录》中的表现确立了他实力型演员的地位,并以此入围最佳男主角。随后,杜瓦尔在同年的影片《霹雳上校》中再获提名,并于1982年以《温柔的慈悲》夺得影帝,最终完成了从配角向主角的过渡。但也就是从那时起,他的事业进入低潮期,没有出现在1990年的《教父3》里。
在电影低潮期这段时间里,杜瓦尔转向小屏幕发展,也取得了不错的成绩。获得三次艾美奖提名和一次金球奖提名。1997年,杜瓦尔再度出山,以独立制作的影片《传教士》入围奥斯卡最佳男主角。更重要的是,这部影片将杜瓦尔再次拉回到一线影星的行列,并在1998年以《禁止的真相》获得奥斯卡最佳男配角提名。罗伯特·杜瓦尔是美国著名的性格巨星,他的本色表演及与众多明星的对手戏,给观众留下过深刻的印象。