Il a commencé sa carrière dans le monde de la télévision en tant que scénariste et réalisateur pour des séries télévisées telles que "Combat!", "Bonanza" et "Hawaii Five-0". C'est surtout à partir des années 1970 qu'il a acquis une réputation de grand cinéaste en réalisant des films tels que "Mash", "Nashville", "The Player" et "Short Cuts".
Les films d'Altman sont caractérisés par une approche réaliste, un style narratif complexe et l'utilisation de la technique du "multi-plan". Ce dernier consiste à enregistrer plusieurs plans simultanément avec des caméras mobiles pour capturer les interactions entre les personnages dans divers lieux. Cette technique a été largement utilisée dans le film "Nashville" et a contribué à sa reconnaissance au festival de Cannes.
Robert Altman a reçu plusieurs prix importants, dont l'Ours d'or pour la meilleure réalisation à Berlin en 1975 pour "Nashville", le Lion d'argent pour la meilleure contribution artistique à Venise en 1986 pour "Come Back to the Five and Dime, Jimmy Dean, Jimmy Dean" et l'Oscar de la meilleure direction artistique pour "Tout peut arriver" en 2002.
Altman a également reçu une nomination à l'Oscar de la meilleure direction artistique pour ses films "Nashville", "Mash" et "Short Cuts". Enfin, il est intronisé au National Film Registry en 1989.
Robert Altman a également été un défenseur des droits sociaux et politiques. Il était connu pour sa critique de la guerre du Viêt Nam, de l'industrie cinématographique et des sociétés de production de télévision. Son engagement politique l'a conduit à se présenter à des élections en tant que candidat au poste de gouverneur du Missouri en 1974.
Il a été marié trois fois : une première fois avec Katherine Humble (de 1945 à 1963), puis avec Patricia Southwood (de 1967 à 1980) et enfin avec Sandra Leacock (de 2001 jusqu'à sa mort). Il a eu trois enfants de son premier mariage.
Robert Altman est décédé le 20 novembre 2006 d'une pneumonie à Los Angeles. Il laisse derrière lui une œuvre considérée comme un des sommets du cinéma américain contemporain, caractérisée par son approche réaliste et son style narratif complexe.