Nascido na Alemanha, Robert Schwentke estudou Literatura Comparada e Filosofia e, posteriormente, ingressou no curso de Realização no American Film Institute. Antes da sua estreia nos Estados Unidos como cineasta, Schwentke ganhara já diversos prémios pelas suas primeiras longas-metragens produzidas na Alemanha, incluindo uma Menção Especial na Secção Oficial Cinema Fantástico da 23ª edição do Fantasporto, em 2003, atribuída a Tattoo.
Em 2005, realiza o filme de suspense Pânico a Bordo, protagonizado por Jodie Foster. Dirige Eric Bana e Rachel McAdams em A Mulher do Viajante no Tempo e, já em 2010, assina Red: Perigosos, um êxito comercial nomeado para os Globos de Ouro, com um elenco de luxo composto por Bruce Willis, Morgan Freeman, John Malkovich, e Helen Mirren. Em 2013, filma R.I.P.D.: Agentes do Outro Mundo, com Jeff Bridges and Ryan Reynolds nos papéis principais.
Recentemente, Schwentke realizou Insurgente (2015) e Convergente (2016), episódios da Série Divergente, uma trilogia baseada na série de livros de Veronica Roth.