Né à Glasgow, en Ecosse, Robert Carlyle décide de suivre les cours d’art dramatique du Glasgow Arts Centre après avoir lu « La Chasse aux sorcières » d’Arthur Miller. En 1991, Robert Carlyle fonde la compagnie théâtrale The Raindog, avec quatre autres acteurs, et est un des associés de la société de production britannique 4 Ways. Il est décoré de l’Ordre de l’Empire britannique en 1999.
Après ses débuts au cinéma en 1990 dans le rôle de Big Woodsy dans
Silent Scream de David Hayman, Robert Carlyle joue dans plusieurs films, mais c’est sa prestation dans le rôle-titre de la série TV « Hamish Macbeth » en 1995 qui le révèle au public britannique. Et c’est le rôle de Begbie dans
Trainspotting de Danny Boyle l’année suivante qui le fait connaître dans le monde entier. Il est ensuite récompensé par un
BAFTA Award pour son interprétation de Gaz dans
The Full Monty de Peter Cattaneo en 1997.
Après avoir été Plunkett dans
Guns 1748 de Jake Scott et le colonel Ives dans
Vorace d’Antonia Bird, tous deux en 1999, il joue le méchant, Renard, dans le James Bond
Le Monde Ne Suffit Pas de Michael Apted, Malachy dans
Les Cendres D’angela d’Alan Parker et Daffy dans
La Plage de Danny Boyle.
Plus récemment, il est l’interprète de
Jimmy Grimble de John Hay en 2000,
Chungkai, Le Camp Des Survivants de David L. Cunningham, avec Kiefer Sutherland et
Le 51e Etat de Ronny Yu, avec Samuel L. Jackson (tous deux en 2001),
Once Upon A Time In The Midlands de Shane Meadows,
Black Ans White de Craig Lahiff (tous deux en 2002),
Dead Fish de Charley Stadler,
The Mighty Celt de Pearse Elliott et dernièrement
Marilyn Hotchkiss’ Ballroom Dancing And Charm School de Randall Miller.
Côté télévision, il a incarné Adolf Hitler dans
Hitler : la naissance du mal et le roi James 1er dans Gunpowder, Treason and Plot. Il joue aussi Sergei Karpovich dans la minisérie
Human Trafficking.
En 2006, il joue dans
Eragon de Stefen Fangmeier. L'année suivante, il est à l'affiche de
28 Semaines Plus Tard, la suite du
28 Jours Plus Tard de Danny Boyle.