Роберт победил в конкурсе и отправился в Италию на стажировку. Учился Роберт Дави во Флоренции, где его учителем был Тито Гобби. В 1962 году он впервые выступил на сцене Оперы Лонг-Айленда.
После этого Роберт Дави обучался драматическому мастерству в Университете Хофстра, но, буквально перед защитой диплома, бросает учебу, чтобы получить работу официанта. Роберт Дави сменил много работ, но благодаря частым увольнениям у него было время для обучении в актерской студии Ли Страсберга. Первые свои роли Роберт Дави получал в телевизионных сериалах, таких как «Ангелы Чарли», «Охотник Джон», «Лу Грант». Первую главную роль он получил в 1977 году в телевизионном фильме «Contract on Cherry Street. После этого Роберт решает остаться в Лос-Анджелесе.
Роли, которые ему предлагают, в основном эпизодические и чаще всего плохих парней. Среди фильмов с его участием можно отметить боевик «Крепкий орешек» 1988 года, фантастический боевик «Хищник – 2» 1990 года, эротическая драма «Дикая орхидея - 2» 1991 года, исторический фильм «Христофор Колумб. Открытие Америки» 1992 года, комедия «Сын «Розовой пантеры» 1993 года, вестерн «Слепое правосудие» 1993 года, триллер «Стриптизерки» 1995 года и другие.
Он также принял участие в одном из фильмов о Джеймсе Бонде «Лицензия на убийство» 1989 года, где главную роль исполнил Тимати Далтон. Роберт Дави серьезно подходит к своей работе. Готовясь к роли агента ФБР в сериале «Профайлер» он делает своей базой слова президента Джона Кеннеди, что когда власть развращает, очистить может только поэзия. Это помогает ему после стольких ролей злодеев и плохих парней сыграть человека доброго и отзывчивого.
Кроме съемок в фильмах Роберт Дави в последние года сам садится за режиссерское кресло и продюссирует фильмы. Среди таких можно отметить триллер «Крутые парни» 2002 года, комедийную драму «Дьюкс» 2007 года, где он выступал режиссером и сценаристом, и боевик «Баллистика» 2009 года. Роберт Дави был женат трижды. От второго брака с Джерри МакБрайд у него сын. В третий раз он женился в 1990 году. Его женой стала Кристин Болстер, с которой он живет и сегодня, воспитывая четырех детей.