رابرت دنیرو ده ساله بود که کارش را با تئاتر آغاز کرد و در نمایشنامه «جادوگر شهر اُز» هنرنمایی کرد.
بازیگری را در سر کلاس لی استراسبرگ آموخت و به بازیگری متد اکتینگ تبدیل شد، سبکی که مارلون براندو و جیمز دین آغازگران آن بودند و با رابرت دِ نیرو ،آل پاچینو و داستین هافمن به اوج قدرت خود رسید.
او بازیگری درونگراست و بازی‌های تأثیرگذار او منبع الهام بسیاری از بازیگران معاصر نظیر دانیل دی-لوئیس و شان پن بوده‌است تا جایی که دانیل دی-لوئیس را دنیروی انگلیس می‌خوانند و او نیز دنیرو را قهرمان خود در آغاز راه بازیگری دانسته است.
اولین فیلم حرفه ای اش را در سال ۱۹۷۳ با فیلم "طبل را آهسته بزن"، در نقش یک بازیکن بیسبال که با بیماری مرگباری دست و پنجه نرم می‌کند بازی کرد و خوش درخشید.
در همان سال مارتین اسکورسیزی از او دعوت کرد تا در فیلم خیابان‌های بی‌رحم نقش یک جوان خوشگذران خیابانی به نام جانی بوی را بازی کند، موفقیت آن فیلم هم چشمگیر بود و آغازی شد برای کارهای درخشان دنیرو و مارتین اسکورسیزی.
مارلون براندو در مورد او گفته‌است: "به گمان من حتی خود ددنیرو هم نمی‌داند که تا چه حد مهارت دارد."
از اولین فیلم‌های خوب وی می‌توان به فیلم خیابان‌های بدجنس اشاره نمود. بعد از عدم موفقیتش در دریافت نقش مایکل کورلئونه در فیلم پدرخوانده، نقش ویتو کورلئونه در قسمت دوم همین فیلم به وی داده شد. وی برنده جایزه اسکار بهترین نقش مکمل مرد بخاطر این نقشش شد.
همکاری وی با مارتین اسکورسیزی، کارگردان مشهور آمریکایی، از فیلم خیابان‌های بدجنس شروع شد و بعد از آن این دو چندین فیلم دیگر را نیز با کمک یکدیگر ساختند که از آن جمله می‌توان به فیلم گاو خشمگین اشاره نمود، نقشی که رابرت بخاطر بازی در آن موفق به دریافت جایزه اسکار بهترین بازیگر شد. از دیگر فیلم‌های این دو فیلم‌هایی همچون راننده تاکسی و تنگه وحشت است که بخاطر بازی در هردوی آنها وی نامزد دریافت جایزه اسکار شد. فیلم شکارچی گوزن نیز وی را نامزد دریافت جایزه اسکار نمود. کارگردان این فیلم، مایکل چیمینو بود.
رابرت د نیرو همچنین نامزدی دریافت چهار جایزه گولدن گلوب را بخاطر بازی در فیلم‌های نیویورک، نیویورک (۱۹۷۷)، فرار نیمه‌شب (۱۹۸۸)، اینو ببین (۱۹۹۹) و ملاقات با والدین (۲۰۰۰) شد. در سمت کارگردانی نیز اثری همچون چوپان خوب از وی وجود دارد.
در سال ۲۰۰۸ جایزه دوربین طلایی را به خاطر یک عمر حضور جاودان در عرصه سینما تحت عنوان شاهکار جهانی در برلین از دستان مارتین اسکورسیزی دریافت کرد.
رابرت دنیرو در سال ۲۰۱۲ با ایفای نقش پدر بردلی کوپر در فیلم دفترچه امیدبخش توانست پس از گذشت ۳۸ سال از فیلم پدرخوانده: قسمت دوم دوباره نامزد جایزه اسکار بهترین بازیگر نقش مکمل مرد شود. او توانست جایزه فیلم هالیوود و انجمن منتقدان دیترویت را نیز برای همین نقش کسب کند.
رابرت دِنیرو به عنوان یکی از بزرگترین و استثنایی‌ترین بازیگران تاریخ سینما شناخته می‌شود. وی تاکنون در بیش از نود فیلم در طول دوران فعالیتش ظاهر شد. وی در ماه می سال ۲۰۱۵ به عنوان بزرگترین بازیگر تاریخ سینما برگزیده شد.
