Сын кинокомедиографа Карла Райнера, вырос в атмосфере шоу-бизнеса. У Роберта также есть младшая сестра по имени Сильвия Энни, поэтесса, писательница и драматург, а также младший брат Лукас, художник, актер и режиссер.
По окончании Лос-Анджелесского университета стал выступать на сцене региональных театров, играть небольшие роли в телесериалах, в 1967 дебютировал в кино — в полуавтобиографической комедии отца «В игру вступает комик» (Enter Laughing). Особый успех ожидал Райнера-младшего в 1971 в комедийном телесериале «Все по-семейному» (снимался в нем до 1978, дважды был отмечен премиями «Эмми»).
Видимо, актерская склонность к быстрой перемене разнообразных ролей определила и режиссерскую карьеру Роба Райнера, который даже гордится, что снимает абсолютно непохожие ленты. Его первая картина — «Это — «Спайнел Тэп» (This Is Spinal Tap/Spinal Tap, 1984), пародийное подражание жанру rockumentary, то есть своеобразный фильм-концерт, рассказывающий о гастролях несуществующей рок-группы. Романтическая молодежная комедия «Верняк» (The Sure Thing, 1985) о путешествии по Америке студентов-новичков из колледжа, является вольной интерпретацией известной ленты «Это случилось однажды ночью» (It Happened One Night, 1934) Фрэнка Капры. Жанр голливудской семейной мелодрамы использован Райнером в фильме «Когда Гарри встретил Салли» (When Harry Met Sally..,1989), имевшем немалый успех в прокате.
В то же время этот режиссер, в отличие от многих других экранизаторов произведений Стивена Кинга, не только сумел тонко почувствовать и передать особую манеру писателя в картинах «Будь со мной» (Stand By Me, 1986) и «Мизери» (Misery, 1990), но и раскрыть его творчество с неожиданной стороны.
Разносторонность режиссерского дарования Райнера проявилась в его обращении к жанру сказки в фильме «Принцесса-невеста» (The Princess Bride, 1987), патриотичной судебной драмы «Несколько хороших парней» (A Few Good Men, 1992, номинация на «Оскар» за фильм), ставшей самой кассовой в биографии постановщика, а также, наоборот, в коммерчески неудачной ленте «Норт» (North, 1994) о мальчике, которому надоели собственные родители, и во вполне неплохой с коммерческой и художественной точки зрения политической комедии «Американский президент» (The American President, 1995).
В мелодраме «История о нас» (The Story of Us, 1999) с Мишель Пфайфер и Брюсом Уиллисом в главных ролях режиссер в неторопливой манере, легко и иронично рассказал о весьма распространенном кризисе отношений между супругами, сомневающихся в своих чувствах.
Продолжает сниматься как актер — «Сбрось мамочку с поезда» (Throw Momma From The Train, 1987), «Открытки с края бездны» (Postcards From The Edge, 1990), «Что касается Генри» (Regarding Henry, 1991), «Неспящие в Сиэттле» (Sleepless In Seattle, 1993), «Пули над Бродвеем» (Bullets Over Broadway, 1994), «Клуб первых жен» (The First Wives Club, 1996), «Основные цвета» (Primary Colors, 1998).
С 1971-го по 1981 год Райнер был женат на актрисе и режиссере Пенни Маршалл, с которой выступал в телепередаче «Странная пара». Он удочерил ее дочь от предыдущего брака, актрису Трейси Райнер. Более 20 лет назад пара развелась.
В 1989-м Райнер женился во второй раз, на фотографе Мишель Сингер. Он также является активным членом либерального и прогрессивного движения. В 1998-м он возглавил организацию по раннему развитию детей, учрежденную на средства, получаемые с налогов на продажу табака. 29 марта 2006-го он покинул свой пост лидера этой компании.
Предполагалось, что Райнер будет баллотироваться на пост губернатора Калифорнии вместе с Арнольдом Шварцнегером, но он отказался участвовать в выборах по определенным личным причинам.
Один из основателей компании «Касл Рок Энтертейнмент» (названа в честь выдуманного Стивеном Кингом городка).
Роб Райнер является автором термина «мокьюментари», т. е. псевдодокументальный фильм.