在大学期间，他利用课余时间加入一家巡回演出公司，在百老汇音乐剧《平步青云》中担任角色。1982年，罗伯·马歇尔毕业于
卡内基梅隆大学音乐戏剧专业。
1993年，罗伯·马歇尔为百老汇音乐剧《蜘蛛女之吻》设计舞蹈动作，这是他第一次在百老汇担任舞蹈设计师。1997年，罗伯·马歇尔接受执行制作克雷格·扎丹和尼尔·默隆的邀请，担任音乐剧《灰姑娘》的舞蹈设计师。1998年，罗伯·马歇尔在音乐剧《歌厅》中担任舞蹈设计师，并与
萨姆·门德斯共同担任了导演。
1999年，克雷格·扎丹和尼尔·默隆邀请罗伯·马歇尔担任了音乐喜剧片《
安妮》的舞蹈设计师和导演，而他也凭借该片获得第52届艾美奖其他和技术类奖项-最佳编舞奖、限定剧/电视电影类-迷你剧/电视电影最佳导演奖提名。
2002年，执导由
蕾妮·齐薇格、
凯瑟琳·泽塔-琼斯合作主演的音乐歌舞片《芝加哥》，该片讲述的是两起发生在芝加哥的案件，经过律师比利炒作后声名大噪的故事，获得第27届日本电影学院奖最佳外语片提名、第47届意大利大卫奖最佳外国电影奖提名，而他也凭借该片获得第75届奥斯卡金像奖-最佳导演奖提名、第60届美国金球奖电影类-最佳导演奖提名。
2005年，执导由
章子怡、
杨紫琼、
巩俐联袂主演的剧情片《
艺伎回忆录》，该片讲述了小百合如何从一个渔村女童成长为日本历史上最著名艺妓的故事。
2007年，执导音乐剧《托尼·本内特：美国经典演唱会》，并担任该剧的舞蹈设计师，该剧获得第59届艾美奖其他和技术类奖项-最佳综艺、音乐或喜剧特别节目，而他也凭借该节目获得第59届艾美奖其他和技术类奖项-最佳编舞奖。
2009年，执导由
丹尼尔·戴-刘易斯、
玛丽昂·歌迪亚合作主演的爱情歌舞片《
九》，该片讲述了一个被新片和家庭问题搞得焦头烂额的导演的故事。
2011年，执导以杰克船长寻找不老泉为主线的奇幻冒险片《
加勒比海盗：惊涛怪浪》，该片由
约翰尼·德普、
佩内洛普·克鲁兹等联合主演，获得第38届人民选择奖最受欢迎电影提名。
2014年，执导根据百老汇舞台剧改编的奇幻歌舞片《
魔法黑森林》，该片由
梅丽尔·斯特里普、
约翰尼·德普合作主演，获得第72届金球奖电影类-音乐喜剧类最佳影片奖提名、第41届美国科幻恐怖电影奖土星奖最佳奇幻电影提名，而他也凭借该片获得第26届棕榈泉国际电影节创造性影响力导演奖。
《艺妓回忆录》中一段展现雪中狂舞的场景是令人惊艳的瞬间，这说明罗伯·马歇尔的华美篇章要去音乐和舞蹈的世界里得到淋漓尽致的呈现，无论是《芝加哥》中凯瑟琳·泽塔琼斯修长大腿上跳动的流苏，还是《艺妓回忆录》章子怡手中那把翻飞眩目的折扇，从裸露的性感到退让的性感。罗伯·马歇尔的电影主角总是女人，他镜头里的女人，是舞蹈、音乐、光影、美貌与诗的结合，从一种美引申到另外一段，拥有了更为广阔的涵盖和无限延伸的空间。他让她们的肉体毫无疑问地成为集中一切欲望与焦点的来源，而又美得毫无猥亵之感（腾讯娱乐评）。