Robert Stack was op jonge leeftijd een getalenteerd atleet maar kon er nooit zijn beroep van maken. Hij studeerde aan het USC, de Universiteit van Zuid-Californië. Een leuk wist-je-dat-je is dat Stack de eerste acteur ooit was die Deanna Durbin kuste in een film. De bijzondere kus gaf hij als 20-jarige zelfs in zijn langspeelfilmdebuut, First Lady.

Zijn carrière ging van start op het ogenblik dat de Tweede Wereldoorlog uitbrak waardoor hij zijn ambities als acteur een tijd opzij moest zetten om zijn dienstplicht te vervullen bij de marine.

Het duurde hierna nog tot 1951 vooraleer Stack zijn eerste grote filmrol te pakken had in Bullfighter and the Lady van Budd Boeticher. In 1954 was hij ook al op zijn best in The High and the Mighty. Voor zijn rol in Written on the Wind van Douglas Sirk werd hij genomineerd voor een Oscar. Velen zullen hem ook kennen als Eliot Ness in de televisieserie The Untouchables. Die was van 1959 tot 1963 te zien op de Amerikaanse televisie, in 1960 kreeg hij er een Emmy Award voor. Andere televisieseries waarin Robert Stack te zien was waren onder andere The Name of the Game (1968-1971), Most Wanted (1976-1977), Strike Force (1981-1982) en Unsolved Mysteries.

In 1980 werd zijn autobiografie uitgebracht onder de titel Straight Shooting.