1843-cü ildə Almaniyanın şəhərində dünyaya gəlmişdir. Uşaq çağlarından təbiətşünaslığa böyük maraq göstərən Robert Klaustal şəhər gimnaziyasında orta təhsilini bitirdikdən sonra Gettingen Universitetinə daxil olmuşdur. O dövrdə həmin universitetdə , , kimi məşhur alimlər dərs deyirmiş. Əvvəlcə fizika və botanika, sonra isə tibb sahələrinə maraq göstərən Kox mikroblar və onların insan orqanizminə təsiri üzrə elmi-təcrübi araşdırmalar aparmışdır. Məşhur fransız alimi Lui Pasterin tədqiqatları isə onun bu sahəyə elmi marağını daha da artırmışdır.

Robert Kox 1866-cı ildə təhsilini başa vurub, xəstəxanalarda çalışmışdır. Həmin vaxtlar o, demək olar ki, elmi araşdırmalarla məşğul olmamışdır. Lakin 1870-ci ildə başlamış Fransa–Prussiya müharibəsində səhra hospitalında həkim kimi fəaliyyət göstərərkən infeksional xəstəliklərin müalicəsi üzrə xeyli təcrübə toplamışdır. Xüsusilə də, xolera xəstəliyi ilə mübarizədə bir sıra mühüm elmi yeniliklər qazanmışdır. Ordudan tərxis olunduqdan sonra Volşteyn şəhər xəstəxanasında həkim kimi fəaliyyət göstərərkən Sibir xorasının müalicəsi ilə bağlı xeyli elmi-təcrübi eksperimentlər aparmışdır. O bu xəstəliyin iribuynuzlu mal-qara arasında yayıldığını aşkarlamış, nəticədə ağciyərin kəskin formada iltihab keçirdiyi qənaətinə gəlmişdir. Alim mikroskopun köməyilə bu xəstəliyin Bacillus anthracis adlı bakteriya olduğunu müəyyənləşdirərək, yayılma arealının bu bakteriyanın həyat mərhələsindən asılı olduğu fikrini irəli sürmüşdür. Onun bu sahə ilə bağlı yazdığı elmi məqalələrin əhəmiyyəti həmin vaxtlar çox olmuşdur.

1880-ci ildə Almaniya Səhiyyə Nazirliyində məsul vəzifəyə təyin edilən Robert Kox daha sonra "Patogen orqanizmlərin öyrənilmə metodları" adlı elmi iş nəşr etdirmişdir. Bu əsərdə bakteriyaların yetişdirilməsi üçün bir sıra yeni elmi üsullar təqdim olunmuşdur. 1882-ci ildə isə o, vərəm xəstəliyini törədən bakteriyanı (vərəm çöpünü) aşkar etmişdir. Öz dövrünün ən dəhşətliu xəstəliyinə qarşı yenilik olan bu elmi kəşf onun şöhrətini daha da artırmışdır. Məhz bu səbəbdən Almaniya hökuməti onu xolera xəstəliyinin səbəblərini öyrənmək üçün Hindistan və Misirə ezamiyyətə yollamışdır; Kox bu xəstəliyi törədən bakteriyanı tapmışdır.

Robert Kox 1885-ci ildə Berlin Universitetinin professoru və Gigiyena İnstitutunun isə direktoru təyin edilmişdir. İşinin çoxluğuna baxmayaraq o, vərəmin müalicəsilə bağlı tədqiqatlarını davam etdirmiş, beləliklə tuberkulin adlı yeni maddə aşkarlamışdır. Bu maddə vərəm mikroblarından alınırdı və vərəm xəstəliyinin müalicəsində istifadə zamanı müsbət nəticələrə gətirib çıxarırdı.

Robert Kox 1905-ci ildə "vərəm xəstəliyinin öyrənilməsi və müalicəsində əldə etdiyi nailiyyətlərə görə" Tibb sahəsi üzrə Nobel mükafatına layiq görülmüşdü.

Alim Prussiyanın Şöhrət ordeni ilə təltif edilmiş, Heydelberq və Boloniya Universitetlərinin fəxri professoru və bir sıra elmi cəmiyyətlərin üzvü olmuşdur.

Robert Kox 1910-cu ildə Baden-Baden şəhərində ürək xəstəliyindən vəfat etmişdir.