В 1030 году Роберт вместе со старшим братом Генрихом восстал против отца. Они захватили несколько замков, после чего помирились с отцом.
В 1031 году умер король Роберт II, которому наследовал старший брат Роберта, Генрих. И Роберт, поддерживаемый матерью, Констанцией Арльской, восстал против него, претендуя на трон. В итоге в 1032 году они примирились: Роберт получил в управление герцогство Бургундия, при этом отказался от притязаний на трон.
При его правлении герцогство включало в себя земли прежних графств Отён, Бон, Авалон, Дижон и Шатийон-сюр-Сьен. Графы других бургундских графств (Шалон, Макон, Невер, Осер, Тоннер) были фактически независимыми правителями.
Пытаясь решить спор о границе между герцогством и графством Осер, Роберт вел войну с графом Рено I, а затем с его сыном Гильомом I.
Роберт имел жесткий и жестокий характер. В 1048 году во время ссоры на банкете он убил своего тестя, Далмаса де Семюра, а также его сына Жосерана, пытавшегося вступиться за отца. Для того, чтобы получить прощение, Роберт был вынужден совершить паломничество в Рим и основать монастырь в Семюре в качестве покаяния.
В 1050 году Роберт присоединил к герцогству Семюр-ен-Оксуа.
В 1059/1060 году в одном из конфликтов погиб старший сын и наследник Роберта, Гуго. В результате враждебность Роберта к соседям увеличилась. Он начал преследовать виновных в смерти сына и начал борьбу против епископа Отёна Эженона. По этой причине в 1063 году в Отёне собрались Жоффруа, епископ Лиона, Гуго, архиепископ Безансона, Ашард, епископ Шалона, Дрого, епископ Макона, и Гуго, аббат Клюни. На встречу прибыл и Роберт I. Благодаря посредничеству аббата Гуго Роберт простил смерть сына и в Бургундии наступил мир.
После смерти в 1072/1074 году своего второго сына Генриха Роберт попытался завещать герцогство своему третьему сыну, Роберту. Но старший сын Генриха, Гуго, отстоял свое право на наследство.