Робер Делоне народився 1885 року в Парижі. Його батьки рано розлучилися і він виховувався дядьком. У 1908 році, після служби в армії познайомився з Сонею Терк і через два роки одружився з нею. 1908 року стає членом спільноти «Золотий перетин». 1911 року Делоне бере участь у виставці групи «Синій вершник» в Мюнхені. Роки Першої світової війни подружжя провело в Іспанії та Португалії, 1921 року повернулося до Парижу. У 1937 році Робер і Соня Делоне разом брали участь в оформленні Всесвітньої виставки в Парижі. З початком Другої світової війни Робер переїхав до Оверні, але вже був тяжко хворим і невдовзі помер від раку.
Син Робера і Соні, Шарль Делоне (1911—1988) став пропагандистом і істориком джазу.
Починав під впливом постімпресіоністів, насамперед Сезанна. Гостро відчував рух, ритм. З 1912 року разом зі своєю дружиною Сонею Терк-Делоне перейшов від кубізму до своєрідної манери абстрактного живопису, яку Гійом Аполлінер назвав орфізмом. В естетичній концепції Делоне, на відміну від теорій основоположників абстракціонізму Кандинського та Мондріана, ідеалістична метафізика відкидалася; основним завданням абстракціонізму художника уявлялося дослідження динамічних якостей кольору та інших властивостей художньої мови[8]. Делоне був близький до «Синього вершника», листувався з Кандінським і Маке. Автор низки програмних та теоретичних робіт про живопис, одну з них («Про світло», 1912) переклав німецькою мовою Пауль Клее, вона була опублікована в журналі «Штурм» (1913).
Роботи Робера Делоне представлені у великих музеях багатьох країн світу від Шотландії до Японії і Австралії.
The new art of color: the writings of Robert and Sonia Delaunay. New York: Viking Press, 1978.
Марсове поле: Червона вежа (1911—1923)
В саду (Dans le jardin) (1904)
Пейзаж: скеля перед морем (Paysage: Le rocher devant la mer) (1904)
Гірський пейзаж (Paysage montagneux)
Пейзаж зі снопами (Paysage, les meules) (1905)
Пейзаж з диском (Paysage au disque) (1906)
Натюрморт. Ваза із квітами (Nature morte au vase de fleurs) (1907)
Ейфелева вежа (Tour Eiffel) (1911)
Вікна (Les Fenêtres) (1912)
Сонце і Місяць (1912)
Три грації (Les trois grâces) (1912)
Пейзаж в Лаоні (Paysage de Laon) (1912)
Веселка (1913)
Синхронний диск (Disque simultané) (1912—1913)
Команда Кардиффу (L'Équipe de Cardiff) (1913) 1-й варіант
Команда Кардиффу (L'Équipe de Cardiff) (1913) 2-й варіант
Португалка (Femme portugaise) (1915)
Оголена із книгою (Femme nue lisant) (1915)
Портрет Мадам Гайм (1926—1927)
Вид набережної Лувра (Vue du Quai du Louvre) (1928)
Ритм (Rythme) (1932)
Ритм I (Rythme I) 1934
Нескінченний ритм (Rythme sans fin)
Relief-disques (1936)
Повітря, залізо і вода (Air fer et eau) (этюд) (1937)