Робин Уоррен родился 11 июня 1937 года в Аделаиде. Получил степень бакалавра в Университете Аделаиды. В 1967 году начал исследовательскую карьеру в Королевском колледже патологов Австралии и стал старшим патологом Королевского госпиталя Перта, где прошла основная часть его научной карьеры. Вместе с Барри Маршаллом показал, что язва желудка в большинстве случаев вызывается бактерией Helicobacter pylori.
В 2005 году Робин Уоррен и его коллега Барри Маршалл получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «За работы по изучению влияния бактерии Helicobacter pylori на возникновение гастрита и язвы желудка и двенадцатиперстной кишки».