Né à Dresde, dans une famille d'origine polonaise, Robert Siodmak travaille d'abord dans une banque avant de devenir metteur en scène puis scénariste pour le réalisateur Curtis Bernhardt, en 1925, intégrant ainsi une industrie du cinéma alors en plein essor. Quatre ans plus tard, il cosigne avec E. G. Ulmer son premier court-métrage, Les Hommes du dimanche, aidé dans cette tâche par son frère Curt Siodmak (au scenario) et deux débutants du nom de Billy Wilder et Fred Zinnemann.
Devant le succès de ce film, fortement marqué par l'expressionisme, il signe à la UFA où il passe une poignée d'années (il réalise notamment le beau Tumultes) avant de fuir l'Allemagne, quelques semaines après l'accession d'Hitler au pouvoir. Comme de nombreux compatriotes (Lang, etc.) il transite alors par la France où il réalise quelques longs-métrages qui constituent d'authentiques réussites comme Mollenard (1938) ou Pièges (1939).
Il met alors le cap sur les Etats-Unis, afin d'accomplir la majeure partie de sa carrière et sans doute la plus passionante, réussissant la synthèse parfaite de ses influences expressionnistes au coeur du film noir. Il tâtonne d'abord avec quelques séries B (Les Mains qui tuent, Le Suspect) avant d'accomplir un de ces chefs-d'oeuvre, Les Tueurs, film noir venimeux où son sens du clair-obscur atteint la perfection.
La suite est un peu moins brillante, franchement inégale, mais laisse quelques jolis empreintes sur le cinéma hollywoodien d'alors que ce soit dans le domaine du film de pirates (Le Corsaire Rouge, avec Burt Lancaster, un de ses acteurs favoris) ou du côté des films de guerre (Les SS frappent la nuit en 1957).
Quelques déceptions artistiques (notamment le refus d'être crédité au générique de Sur les quais, alors même qu'il en cosigne une partie du scénario) le contraignent à prendre prématurément sa retraite dans les années 60. Il s'éteint dans sa maison suisse, le 10 mars 1973, à Locarno.
