डॉनी का जन्म मैनहैटन, न्यू यॉर्क में हुआ और वे दो बच्चों में सबसे छोटे है। उनके पिता रॉबर्ट डॉनी सीनियर एक अभिनेता, लेखक, निर्माता, छायाकार व निर्देशक है और माँ एलसी भी एक अभिनेत्री है जों डॉनी सीनियर की फ़िल्मों में भूमिका निभा चुकी है। उनके पिता आधे रुसी यहूदी और आधे ईरानी वंश के है और माँ जर्मन और स्कॉटिश वंश की है। उनके पिता का असली नाम "रॉबर्ट एलिअस" था पर बाद में उन्हें इसे बदल कर "डॉनी" कर लिया (अपने सौतेले पिता जेम्स डॉनी के कारण) जब वे छोटे थे और सेना में भारती होना चाहते थे। डॉनी और उनकी बड़ी बहन एलीसन ग्रीनविच गाँव में पले बढे।

बचपन में डॉनी ड्रग्स से घिरे रहते थे। उनके पिता एक व्यसनी थी और डॉनी को छह की आयु में ही मारिहुँआना लेने देते थे, एक ऐसा हादसा जिसके लिए अब उनके पिता पछताते हैं। डॉनी के माना की ड्रग्स का उपयोग उनके और उनके पिता के बिच एक भावनात्मक कड़ी थी। इसके चलते डॉनी ने लगभग हर रात शराब और ड्रग्स लेने शुरू कर दिए।

अपने बचपन में डॉनी ने अपने पिता की फ़िल्मों में कई छोटे किरदार निभाए। उन्होंने पाँच वर्ष की आयु में अभिनय क्षेत्र में अपना पहला कदम "पाउंड" (१९७०) में एक बीमार कुत्ते के पिल्ले की भूमिका से किया और सात वर्ष की आयु में वे "ग्रेज़र्स पैलेस" (१९७२) में नज़र आए। जब वे दस साल के हुए तब वे इंग्लैण्ड में रहते थे और शास्त्रीय बैले का शिक्षण ले रहे थे। बाद में उन्होंने न्यू यॉर्क के स्टेजडोर मैनर परफोर्मिंग आर्ट्स ट्रेनिंग सेंटर में दाखिला लिया। १९७८ में उनके माता पिता के तलाक के बाद डॉनी अपने पिता के साथ कैलिफोर्निया चले गए पर १९८२ में उन्होंने संता मोनिका हाई स्कुल छोड़ दिया और वापस न्यू यॉर्क अपने अभिनय करियर को पूरा करने लौट आए।

शुरुआत और लोकप्रियता
२००८ की ब्लाकबस्टर फ़िल्में
करियर की वापसी
शुरूआती जीवन और परिवार