Apărând pe scenă la sfârșitul anilor 1950, cariera sa televizată a început în 1960, inclusiv o apariție în The Twilight Zone în 1962. A obținut o nominalizare la Emmy pentru Cel Mai Bun Actor în Rol Secundar pentru interpretarea sa din Vocea lui Charlie Pont (1962). Cel mai mare succes pe Broadway a fost ca soțul rigid al personajului co-starului său Elizabeth Ashley în Barefoot in the Park (1963) de Neil Simon. Redford și-a făcut debutul în film în War Hunt (1962). Rolul său din Inside Daisy Clover (1965) i-a adus un Glob de Aur pentru cel mai bun star nou. A jucat alături de Paul Newman în Butch Cassidy and the Sundance Kid (1969), care a avut un succes uriaș și l-a făcut o mare vedetă. A avut un succes critic și de box office cu Jeremiah Johnson (1972), iar în 1973 a avut cel mai mare hit al carierei sale, blockbusterul de crimă The Sting, o reîntâlnire cu Paul Newman, pentru care a fost nominalizat la un Premiu al Academiei; în acelasi an, a jucat și alături de Barbra Streisand în The Way We Were. Filmul popular și aclamat All the President's Men (1976) a fost un film de referință pentru Redford.
În anii 1980, Redford și-a început cariera ca regizor cu Oameni obișnuiți (1980), care a fost unul dintre cele mai apreciate filme din punct de vedere critic și public ale decadelor, câștigând patru premii Oscar, inclusiv pentru Cel Mai Bun Film și Premiul Academiei pentru Cel Mai Bun Regizor pentru Redford. A continuat să joace și a avut rolul principal masculin în Brubaker (1980), precum și în Out of Africa (1985), care