Robert Wise nació en Winchester, en el Estado de Indiana, en 1914. Su entusiasmo por el todavía joven arte del cine le llevó a incorporarse al departamento de sonido de la RKO con sólo 19 años. Su jefe pronto se dio cuenta de que su talento era poco común y le convirtió en su protegido. En este tiempo participó en la sonorización de varias películas, entre ellas dos míticos musicales de Fred Astaire y Ginger Rogers: Sombrero de copa y La alegre divorciada.
Luego pasó al departamento de edición donde trabajó en Esmeralda la zíngara y recibió el encargo más importante de sus primeros años de carrera: un joven director que venía del teatro le pidió que montara su primera película, una producción que no se ajustaba a los patrones del momento. El director era Orson Welles y la película Ciudadano Kane. Tan satisfecho quedó el cineasta de su montador que también le pidió que se hiciera cargo de su siguiente proyecto, El cuarto mandamiento.
Estos éxitos le permitieron dirigir su primera película, aunque de género bien distinto: La venganza de la mujer pantera (1944), secuela del gran clásico del cine de terror que un año antes había dirigido Jacques Tourner. Fue el primer título de una carrera más bien discreta pero muy apreciada a lo largo de cual visitó todos los géneros: la ciencia ficción en Ultimátum a la Tierra (1951), el drama con La torre de los ambiciosos (1954), Marcado por el odio (1956) o ¡Quiero vivir! (1958) y el musical, que le ofreció sus mayores éxitos. Primero con la adaptación de West Side Story (1961), que realizó a dos manos junto con el coreógrafo Jerome Robbins. Con esta película ganó dos Oscar (mejor director y mejor película, ya que era también su productor) y los volvió a ganar cuatro años después con otro musical, La Novicia Rebelde, una cinta que sigue figurando entre las diez más taquilleras de la historia.
Tras estos dos éxitos fenomenales Wise realizó varios largometrajes que también contaron con el favor del público: El Yang-Tsé en llamas (1966), La estrella (1971) o la primera entrega de la saga galáctica Star Trek (1979).