Après que sa mère eut quitté le foyer lorsqu'il avait quatre ans, Robert Carlyle mène une existence bohème élevé par son père et quitte l'école à 16 ans. La lecture des Sorcières de Salem d'Arthur Miller le décide à suivre des cours de théâtre qu'il finit par abandonner et gagne sa vie en jouant sur les planches ou les plateaux de télévision. Il débute au cinéma sous la direction de Ken Loach dans Riff Raff (1990) où son rôle d'ouvrier de chantier lui attire de bonnes critiques et lui permet de recevoir plusieurs projets. Drames ou comédies, Robert Carlyle cumule les films à vocation sociale notamment chez Antonia Bird qu'il soit sans-abri (Safe, 1993) ou petit ami d'un prêtre gay (Priest, 1994). Mais c'est grâce au rôle déjanté de Begbie l'alcoolique dans Trainspotting (1996, Danny Boyle) que la scène internationale le remarque, même si le film révéle surtout un autre acteur écossais Ewan McGregor. Avec le succès unanime de The Full Monty (1997, Peter Cattaneo) Robert Carlyle se trouve à son tour projeté sur le devant de la scène et ne tarde pas à recevoir ses premières propositions américaines.Robert Carlyle reste cependant tourné vers le cinéma britannique même si Hollywood tend à apparaître dans sa filmographie. Il partage l'affiche de Plunkett & Macleane (1999, Jake Scott) avec Liv Tyler et la 20th Century Fox finance son quatrième film avec Antonia Bird, Vorace (1999). Il apparaît ensuite dans deux grosses productions hollywoodiennes : Le Monde ne suffit pas (1999) de Michael Apted et La Plage (2000) de son compatriote Danny Boyle. Il continue depuis à travailler sur les deux continents pouvant aussi bien jouer un entraîneur de foot à Manchester dans Jimmy Grimble (2000, John Hay) qu'un petit malfrat aux côtés de Samuel L. Jackson dans Le 51e Etat (2002, Ronny Yu).
