Robert Carlyle nasceu em Maryhill, Glasgow, na Escócia, para Elizabeth, uma funcionária da empresa de ônibus, e Joseph Carlyle, pintor e decorador. Ele foi criado por seu pai depois que sua mãe o deixou quando ele tinha quatro anos. Aos 21 anos, depois de ler "The Crucible", de Arthur Miller, ele se matriculou em aulas de atuação no Glasgow Arts Center. Em 1991, junto com outros quatro atores, fundou a companhia de teatro Raindog (em homenagem ao álbum de Tom Waits "Rain Dog", um dos favoritos de Carlyle), uma empresa dedicada ao trabalho inovador. O filme de Danny Boyle Trainspotting (1996) marcou seu avanço.
