Dès l'université, Robert Rossen s'intéresse au théâtre. A l'âge de vingt et un ans, il met en scène The Tree de Richard Maibaum puis il dirige à Broadway la pièce antinazie Birth right du même auteur. En 1934, il monte une farce écrite par lui-même, The Body beautiful. La pièce est un succès, et Robert Rossen obtient un contrat à la Warner Bros.
A la Warner Bros, Robert Rossen signe une dizaine de scénarios qui révèlent la qualité de l'écrivain et la solidité de ses constructions dramatiques. Robert Rossen est représentatif de la génération des cinéastes démocrates et libéraux, décidés à exprimer leurs points de vue dans leurs oeuvres. Ainsi, il écrit le scénario de Femmes marquées (1937) de Lloyd Bacon, sur le thème de la prostitution et du racket. Emblématique de ce " cinéma social ", La Ville gronde (1937) de Mervyn LeRoy s'attaque au lynchage pratiqué dans le sud profond des Etats-Unis. Robert Rossen continue sur sa lancée avec Dust be my destiny (1939) de Lewis Sailer et dépeint une Amérique malade où un jeune homme tente de s'arracher à la médiocrité ambiante. Le gangstérisme est largement abordé avec trois scénarios, dont les angles varient : Racket busters (1938) de Lloyd Bacon, The Roaring twenties (1939) de Raoul Walsh et Out of the fog (1941) d'Anatole Litvak.
En 1947, Robert Rossen réalise son premier long métrage, L'Heure du crime, un vigoureux film policier. Il se lance alors dans des sujets plus personnels et polémiques et réalise le célèbre Body and soul (1947), dans le sillage du cinéma social. En 1949, Les Fous du roi racontent l'histoire d'un tribun populiste qui, trahissant la confiance des déshérités, instaure une dictature en Louisiane. Ce film lui vaut son premier oscar. Cette série de films politiques est interrompue par la chasse aux sorcières maccarthyste. Le cinéaste quitte alors les Etats-Unis pour tourner en Europe. Il réalise Mambo (1954) en Italie, puis Alexandre le Grand (1955) en Grèce. De retour aux Etats-Unis, il produit, écrit et réalise ses deux derniers films, considérés comme ses chefs-d'oeuvre. En 1961, L'Arnaqueur, film violent et pessimiste, offre à Paul Newman une de ses plus belles compositions. Trois ans plus tard, Lilith marque un nouvelle orientation dans la carrière du cinéaste. Sa volonté de modernisme se traduit dans le choix de ses collaborateurs, nouvelles recrues d'Hollywood. En 1966, il entame son dernier film, Cocoa beach, et décède pendant le tournage.
Courts métrages 1951 | Screen Snapshots : Hollywood Awards | Ralph Staub |
Longs métrages| 1946 | Johnny O'clock L'Heure du crime | Robert Rossen |
| 1947 | Body and Soul Sang et or | Robert Rossen |
| 1949 | All the King's Men Les Fous du roi | Robert Rossen |
| 1950 | Brave Bulls (The) Corrida de la peur | Robert Rossen |
| 1954 | Mambo | Robert Rossen |
| 1955 | Alexander the Great Alexandre le Grand | Robert Rossen |
| 1957 | Island in the Sun Une île au soleil | Robert Rossen |
| 1958 | They Came to Cordura Ceux de Cordura | Robert Rossen |
| 1961 | Hustler (The) L'Arnaqueur | Robert Rossen |
| 1963 | Lilith | Robert Rossen |
| 1936 | Marked Woman Femmes marquées | Lloyd Bacon |
| 1937 | They Won't Forget La Ville gronde | Mervyn LeRoy |
| 1938 | Heart of the North Troubles au Canada | Lewis Seiler |
| 1938 | Racket Busters Menaces sur la ville | Lloyd Bacon |
| 1939 | A Child Is Born | Lloyd Bacon |
| 1939 | Dust Be My Destiny Jeunesse triomphante | Lewis Seiler |
| 1939 | Roaring Twenties (The) Les Fantastiques années 20 | Raoul Walsh |
| 1941 | Blues in the Night | Anatole Litvak |
| 1941 | Out of the Fog | Anatole Litvak |
| 1941 | Sea Wolf (The) Le Vaisseau fantôme | Michael Curtiz |
| 1942 | Edge of Darkness L'Ange des ténèbres | Lewis Milestone |
| 1945 | A Walk in the Sun Commando de la mort | Lewis Milestone |
| 1946 | Johnny O'clock L'Heure du crime | Robert Rossen |
| 1947 | Desert Fury La Furie du désert | Lewis Allen |
| 1949 | All the King's Men Les Fous du roi | Robert Rossen |
| 1954 | Mambo | Robert Rossen |
| 1955 | Alexander the Great Alexandre le Grand | Robert Rossen |
| 1961 | Hustler (The) L'Arnaqueur | Robert Rossen |
| 1963 | Lilith | Robert Rossen |
| 1940 | Flight from Destiny | Vincent Sherman |
| 1948 | Accused (The) Les Mirages de la peur | William Dieterle |
| 1963 | Cool World Harlem story | Shirley Clarke |
| 1945 | Strange Love of Martha Ivers (The) L'Emprise du crime | Lewis Milestone |
| 1958 | They Came to Cordura Ceux de Cordura | Robert Rossen |
| 1961 | Billy Budd | Peter Ustinov |
| 1949 | All the King's Men Les Fous du roi | Robert Rossen |
| 1949 | Undercover Man Le Maître du gang | Joseph H. Lewis |
| 1950 | Brave Bulls (The) Corrida de la peur | Robert Rossen |
| 1955 | Alexander the Great Alexandre le Grand | Robert Rossen |
| 1961 | Hustler (The) L'Arnaqueur | Robert Rossen |
| 1963 | Lilith | Robert Rossen |