1958, το οποίo παίχθηκε στο Θέατρο Μπρόντγουεϊ. Ακολούθησαν μικροί ρόλοι στις τηλεοπτικές σειρές The Naked City και Route 66. Το πρωταγωνιστικό ντεμπούτο του σε τηλεοπτική σειρά, έγινε το 1960, στο Maverick. Ακολούθησαν και άλλες σειρές και θεατρικές παραστάσεις. Η σπουδαιότερη παράσταση, στην οποία συμμετείχε ήταν το Barefoot in the Park, με συμπρωταγωνίστρια την Ελίζαμπεθ Άσλυ. Η παράσταση παίχθηκε στο Θέατρο Μπρόντγουεϊ, το 1963 και, το 1967, κυκλοφόρησε και ως κινηματογραφική ταινία. Μέσα στο ίδιο έτος, έπαιξε στην τηλεοπτική σειρά Alcoa Premiere, για την εμφάνισή του στην οποία, κέρδισε το βραβείο Emmy β' ανδρικού ρόλου.

Η πρώτη φορά που συμμετείχε σε κινηματογραφική ταινία ήταν το 1962, στο ανεξάρτητο War Hunt, το οποίο γυρίσθηκε μέσα σε δύο εβδομάδες. Το 1965, έπαιξε στο Situation Hopeless... But Not Serious, το οποίο ήταν η πρώτη του επίσημη ταινία.
Την ίδια χρονιά, συμπρωταγωνίστησε με τους Νάταλι Γουντ και Κρίστοφερ Πλάμερ, στο Inside Daisy Clover, του Ρόμπερτ Μάλιγκαν, το οποίο προτάθηκε, τελικά, για δύο βραβεία Όσκαρ, ενώ ο ίδιος ο Ρέντφορντ κέρδισε την πρώτη του Χρυσή Σφαίρα, αφού ανακηρύχθηκε ο πιο πολλά υποσχόμενος ηθοποιός.
Το 1966, τού δώθηκε ο ρόλος του σερίφη στο The Chase, του Άρθουρ Πεν, όμως, ο ίδιος επέλεξε αυτόν του κατάδικου.
Ο σερίφης ενσαρκώθηκε από το Μάρλον Μπράντο. Επίσης, συνεργάσθηκε, και πάλι, με τη Νάταλι Γουντ, αυτή τη φορά, για το This Property Is Condemned, του Σύδνεϋ Πόλλακ, το οποίο είχε βασιστεί στο ομώνυμο έργο του Τενεσί Ουΐλλιαμς.
Το 1967, πρωταγωνίστησε, μαζί με την Τζέιν Φόντα, στην κινηματογραφική εκδοχή του Barefoot in the Park.
To 1968, υπέγραψε συμφωνία για το γύρισμα μιας ταινίας ουέστερν με την Paramount. Ωστόσο, αθέτησε την υπόσχεσή του, με αποτέλεσμα, η υπόθεση να οδηγηθεί στα δικαστήρια και ο Ρέντφορντ, να μείνει για αρκετό χρονικό διάστημα χωρίς δουλειά. Το 1969, πρωταγωνίστησε στο ουέστερν του Τζωρτζ Ρόυ Χιλ, με τίτλο Butch Cassidy and the Sundance Kid, μαζί με τον Πωλ Νιούμαν. Ο Ρέντφορντ κατάφερε να κερδίσει τους υπόλοιπους υποψήφιους (Στιβ Μακ Κουΐν, Μάρλον Μπράντο, Ουώρεν Μπίτι), για το δεύτερο πρωταγωνιστικό ρόλο.
Η ταινία αυτή είχε μεγάλη επιτυχία, καθώς βραβεύθηκε με τέσσερα Όσκαρ. Ωστόσο, απέρριψε πρωταγωνιστικούς ρόλους στα Ποιος φοβάται τη Βιρτζίνια Γουλφ και Ο πρωτάρης του Μάικ Νίκολς, επειδή ανησυχούσε για την πιθανή δημιουργία του "στερεοτύπου του ξανθού αρσενικού".
Στη συνέχεια, πρωταγωνίστησε σε ταινίες που είχαν μέτρια απήχηση, όπως, το Downhill racer, του Μάικλ Ρίτσι (1969). Παρ'όλα αυτά κέρδισε βραβεία BAFTA καλύτερου ηθοποιού για το Downhill racer και το Tell them Willie Boy is here.

Συνεργάσθηκε ξανά με το Σύδνεϋ Πόλλακ, το 1972, για το ουέστερν Jeremiah Johnson και το 1973, για η δραματική ιστορία αγάπης The Way We Were, μαζί με τη Μπάρμπαρα Στράιζαντ. Στην ταινία αυτή, η οποία συγκαταλέγεται στις κορυφαίες του είδους της, έπαιξε έναν από τους πιο χαρακτηριστικούς ρόλους του, αυτόν του Χάμπελ.
Ακόμη, το τραγούδι της Στράιζαντ, The Way We Were, κέρδισε βραβείο Όσκαρ. Μεταξύ των δύο ταινιών του Πόλλακ, μεσολάβησε το The Candidate του Μάικλ Ρίτσι (1972). Ακολούθησε μια ταινία μέτριας απήχησης, το The Hot Rock.
Στην επόμενη συνεργασία του με τους Τζωρτζ Ρόυ Χιλ και Πωλ Νιούμαν, ο Ρέντφορντ κατάφερε να βάλει υποψηφιότητα για το βραβείο α' ανδρικού ρόλου, για την ταινία The Sting.
Το 1974, ακολούθησε μια νέα επιτυχία, το The Great Gatsby, η οποία βασίσθηκε στο αντίστοιχο λογοτεχνικό έργο του Φράνσις Σκοτ Φιτζέραλντ. Η ταινία αυτή, πέρασε από πολλές περιπέτειες, έως ότου ξεκίνησαν τα γυρίσματά της, καθώς ο πρωταγωνιστικός ρόλος, προοριζόταν για τον Τζακ Νίκολσον, όμως ο Ρόμπερτ Ρέντφορντ τόν κέρδισε την τελευταία στιγμή, ενώ ο σκηνοθέτης Τζακ Κλέυτον, πίεζε ασφυκτικά τον τελικό πρωταγωνιστή να απαρνηθεί το προσωπικό του στυλ και να βαψει τα μαλλιά του μαύρα, κάτι που εκείνος αρνείτο πεισματικά.
Το 1975, συνεργάσθηκε, και πάλι, με τον Πόλλακ, για το πολιτικό θρίλερ Three Days of the Condor, ενώ το 1976 στην ταινία All the President's Men, η οποία και βραβεύθηκε με τέσσερα Όσκαρ, πήρε το ρόλο του δημοσιογράφου Μπομπ Γούντγουωρντ, ο οποίος πάσχιζε να διαλευκάνει το σκάνδαλο Ουωτεργκέιτ. Ακολούθησαν δύο ακόμη ταινίες, με τον Πόλλακ παραγωγό και τη Φόντα συμπρωταγωνίστρια, οι οποίες ήταν: το A Bridge Too Far, του 1977 και το The Electric Horsemen, του 1979.
Η δεκαετία του 70' έκλεισε με το Brubaker, του 1980.
Η δεκαετία του 80' ήταν μια πολύ λιγότερο δραστήρια περίοδος για το Ρέντφορντ, αφού συμμετείχε σε ελάχιστες ταινίες.
Αυτές ήταν: το Τhe Naural, του 1984, στην οποία υποδύθηκε τον πρωταθλητή του μπέιζμπωλ, το Out of Africa, του 1985, το οποίο βραβεύθηκε με επτά Όσκαρ και ήταν καρπός μιας νέας συνεργασίας μεταξύ αυτού και του Σύδνεϋ Πόλλακ, ωστόσο, ο ίδιος ο Ρέντφορντ παραδέχθηκε πως, πρόκειται για τη χειρότερη ταινία, που έχει γυρίσει, σε ολόκληρη την καριέρα του, η κωμωδία Legal Eagles, του 1986, στο οποίο συμπρωταγωνίστησε με τις Ντέμπρα Ουΐνγκερ και Ντάρυλ Χάννα και το Havana, του 1990.

Το 1992, συμπρωταγωνιστησε με τον Σίδνεϋ Πουατιέ, στην κωμωδία Sneakers. To 1993, συμπρωταγωνίστησε με τους Γούντι Χάρελσον και Ντέμι Μουρ, στην ταινία Indecent Proposal, του Έιντριαν Λιν. Ωστόσο, ο ρόλος του χαμηλής ηθικής εκατομμυριούχου, τόν έφερε αντιμέτωπο, για πρώτη και μοναδική -μέχρι σήμερα- φορά, με την υποψηφιότητα για το βραβείο του Χρυσού Βατόμουρου. Το 1996, έπαιξε, μαζί με τη Μισέλ Φάιφερ, στο Up Close & Personal/

Το 2001, συμπρωταγωνίστησε με το Μπραντ Πιτ στο Spy Game, του Τόνυ Σκοτ. Το 2002, βραβεύθηκε με Όσκαρ για τη συνολική του προσφορά στον κινηματογράφο. Ακολούθησε το θρίλερ μυστηρίου The clearing, του 2004 με συμπρωταγωνιστές τους Γουΐλεμ Νταφόε και Έλεν Μίρεν. Το 2005, έπαιξε με τους Τζένιφερ Λόπες και Μόργκαν Φρίμαν στην ταινία An Unfinished Life.

Η πρώτη ταινία που σκηνοθέτησε ήταν το Ordinary People, το 1980, στην οποία πρωταγωνιστούσε ο Ντόναλντ Σάδερλαντ.
Η ταινία αυτή κέρδισε τέσσερα Όσκαρ και ο Ρέντφορντ αυτό του καλύτερου σκηνοθέτη. Οι κριτικοί ανέφεραν πως, ο Ρέντφορντ κατάφερε να βγάλει μια πολύ δυνατή δραματική ερμηνεία τόσο από τη Μάιρη Τάιλερ Μουρ, όσο και από το Σάδερλαντ και τον Τίμοθυ Χάττον, ο οποίος κέρδισε βραβείο β' ανδρικού ρόλου.

Το 1988, σκηνοθέτησε την ταινία The Milagro Beanfield War, η οποία, όμως, δεν κέρδισε κάποιο βραβείο.

Το 1992, σκηνοθέτησε τη δραματική ταινία A River Runs Through It, με πρωταγωνιστή το Μπραντ Πιτ. Ο Ρέντφορντ διεκδίκησε το βραβείο της Χρυσής Σφαίρας για τη δουλειά του στην ταινία αυτή.Το 1994, σκηνοθέτησε το Quiz Show και έθεσε, έτσι, υποψηφιότητα για δύο βραβεία Όσκαρ: αυτού του καλύτερου σκηνοθέτη και αυτού της καλύτερης τανίας.
Το 2000, σκηνοθέτησε το The Legend of Bagger Vance, με πρωταγωνιστές τους Ουΐλ Σμιθ, Ματ Ντέιμον και Σαρλίζ Θερόν.
Η τελευταία ταινία που σκηνοθέτησε ήταν το The Conspirator.

To 2012, o Ρέντφορντ γύρισε, σε συνεργασία με το γιο του, το Watershed ένα ντοκυμανταίρ, με θέμα την αλόγιστη εκμετάλλευση και τη σταδιακή πτώση της στάθμης του νερού του ποταμού Κολοράντο, ο οποίος αποτελεί την κύρια πηγή νερού για τις δυτικές Πολιτείες της Αμερικής.

Το 1998, πρωταγωνίστησε και σκηνοθέτησε το The Horse Whisperer, όπου συμμετείχε και η πολύ νεαρής ηλικίας -τότε- Σκάρλετ Γιόχανσσον. Η ταινία αυτή πήγε σχετικά καλά εμπορικά, ενώ οι κριτικές που απέσπασε ήταν -ως επί το πλείστον- θετικές. Ο Ρέντφορντ προτάθηκε για τη Χρυσή Σφαίρα καλύτερου σκηνοθέτη.

Το 2007, σκηνοθέτησε το Lions for Lambs, συμπρωταγωνιστώντας με τη Μέρυλ Στριπ και τον Τομ Κρουζ.

Μέσα στο 2012 αναμένεται να κυκλοφορήσει η ταινία The Company You Keep, στην οποία είναι πρωταγωνιστής και σκηνοθέτης, ενώ μέσα στο 2013, αναμένεται να κυκλοφορήσει ένα ακόμη ντοκυμανταίρ του, με θέμα το σκάνδαλο Ουώτεργκέιτ

To 1958, νυμφεύθηκε για πρώτη φορά τη Λόλα βαν Γουάγκενεν, ενώ, το 1985, κατά τη διάρκεια της μείωσης της επαγγελματικής του δραστηριότητας, πήραν διαζύγιο. Απέκτησαν, μαζί, τέσσερα παιδιά. Το 2009, ο Ρέντφορντ νυμφεύθηκε τη Σίμπιλ Ζάγκαρς.
To 1980, ίδρυσε, στη Γιούτα, το Sundance Institute, τη "μητρόπολη" της ανεξάρτητης κινηματογραφίας.

Είναι ακτιβιστής και πολιτικά στρατευμένος με την αριστερά.