Nato a Parigi da una famiglia dell’alta borghesia, Delaunay si formò come scenografo teatrale fino al 1903, quando iniziò a dipingere. Dopo le prime influenze dell’Impressionismo, espose al Salon des Indépendants all’età di soli 19 anni. Divenne una figura di rilievo della pittura non rappresentativa, dapprima esplorando le teorie del colore e integrando colore e movimento secondo un approccio neoimpressionista, e successivamente confrontandosi con il Cubismo, sebbene la sua ricerca si allontanasse presto da un approccio puramente formale per sviluppare un linguaggio più personale. Fu il suo amico e ammiratore Apollinaire a definire questa ricerca Orfismo. Durante la Prima guerra mondiale, Robert e la moglie Sonia si rifugiarono in Spagna e Portogallo, dove tornò a dedicarsi al teatro e alla scenografia. Dopo la guerra, la sua ricerca divenne sempre più astratta e nel 1937 fu invitato a collaborare con Sonia ai murali per l’Esposizione Internazionale di Parigi, per la quale realizzò Endless Rhythm. Morì nel 1941 a Montpellier.