Robert Carlyle se narodil 14. dubna 1961 v Glasgow. Vychován byl svým otcem Josephem, neboť matka ho ve čtyřech letech opustila. Inspirován knihou Arthura Millera - Zkouška ohněm - se v 21 zapsal do Glasgowského uměleckého centra. V roce 1991 společně se čtyřmi přáteli založil divadelní hereckou společnost Rain Dog pojmenovanou po hudebním albu Toma Waitse, Carlylova oblíbence.
Mezi jeho nejznámější role však patří postava z DO NAHA! kde ztvárnil vůdce skupinky propuštěných dělníků, kteří se stanou profesionálními striptéry, aby si vydělali na živobytí, a nezapomenutelný psychouš Begbie z TRAINSPOTTINGU. Mezi další památné role patří jeho ničema Renard z JEDEN SVĚT NESTAČÍ, homosexuální milenec otce Grega z filmu PRIEST a taky Adolf Hitler z televizního filmu HITLER: VZESTUP ZLA.
Roku 1997 se Robert Carlyle oženil s Anastasie Shirley a společně mají tři děti. O dva roky později byl oceněn Řádem Britského impéria a v roce 2001 byl označen ve výzkumu Orange film za sedmého nejlepšího Britského herce.