Robin Charles Thicke nació en Los Ángeles, California, el 10 de marzo de 1977. Sus padres son el actor y presentador de televisión canadiense Alan Thicke y la actriz y vocalista Gloria Loring. Hizo su primera aparición musical cuando escribió la canción 'Love Is on My Side' del álbum de Brandy. Además, creó una serie de canciones para 3T colaborando con Jordan Knight, Jimmy Jam y Terry Lewis en varias canciones del álbum de Knight, 'Knight's 1999'. También hizo maquetas para el álbum de debut de Christina Aguilera y el segundo álbum de Mýa. En 1999, co-escribió la canción 'Fall Again' con Walter Afanasieff, para el álbum de Michael Jackson, 'Invencible', sin embargo no pudo ser presentada como una canción completa.
En 2000, Thicke solo era conocido por su apellido pero se puso a trabajar en su sueño de ser cantante y comenzó a escribir su álbum debut titulado inicialmente 'Cherry Blue Skies'. En 2002 lanzó su primer single 'When I get You Alone' convirtiéndose en un éxito en las listas en Australia, Bélgica, Italia, Nueva Zelanda y los Países Bajos. Además, la canción fue la banda sonora de la película 'Agent Cody Banks'.
Durante el año 2003, sacó su álbum de debut 'A Beautiful World', sin embargo a pesar del lanzamiento de un segundo single, 'Brad New Jones', el álbum recibió muy poca promoción y debutó solamente en el nº152 en el Billboard 200, con más de 63.000 copias en todo el mundo.
En 2005, Thicke fue invitado a interpretar el remix de su canción 'Switch' con Will Smith. Después de firmar un contrato con Star Trak Entertainment, empezó a trabajar en 'The Evolution of Robin Thicke', su segundo álbum de estudio. El primer single 'Wanna Love U Girl' contó con la colaboración de Pharrell Williams y fue un éxito. En ese año también se casó con Paula Patton, con quien había comenzado a salir cuando tenía 16 años.
Para 2006 se hizo un remix de la canción por el rapero Busta Rhymes y un año después de que el sencillo fuese lanzado, el 3 de octubre se publicó el álbum. 'Lost Whithout U', su segundo single, comenzó a ser muy sonado a finales de ese año y principios del siguiente. La canción se convirtió en su mayor éxito. El 13 de febrero de 2007 'The Evolution of Robin Thicke' se convirtió en un éxito comercial en los Estados unidos, vendiendo más de 1.500.000 copias en dicho país y en disco de platino por la RIAA. A finales de 2007, terminó la promoción para el álbum y como acto de apertura recorrió Estados Unidos con Beyoncé en su gira 'The Beyoncé Experiencie'.
Su tercer álbum titulado 'Something Else' fue lanzado el 30 de septiembre de 2008. Thicke apareció en un episodio de la serie de la ABC 'The Bachelor' para interpretar 'Magic' y 'The Sweetest Love' y escribió y produjo una canción para la película 'Precious' en la que su esposa Paula Patton también protagonizó. Coencabezó una gira por los Estados Unidos con Jennifer Hudson.
En otoño de 2009 se anunció que lanzaría su cuarto álbum de estudio, titulado 'Sex Therapy'. Un año más tarde se convirtió en padre por primera vez de Julian Thicken Patton.
Lanzó su quinto álbum de estudio, 'Love After War', el 6 de diciembre de 2011 y tuvo tres sencillos. Robin Thicke hizo su debut cinematográfico cuando protagonizó 'Jimbo Lee Abby' con Jaime Pressly y desde entonces aparece como juez en el programa 'Duets' que se estrenó en 2012 y que cuenta con John Legend, Jennifer Nettles y Kelly Clarkson.
El 26 de marzo de 2013, Thicke publicó 'Blurred Lines', con T.I. y Pharrell Williams como el primer sencillo de su sexto álbum de estudio, titulado igual que el álbum. El 25 de agosto, en la gala de los premios MTV, se presentó junto a Miley Cyrus cantando 'Blurred Lines' siendo esta muy polémica y el 10 de noviembre en los premios MTV Europe Music Awards fue con la rapera australiana Iggy Azalea para interpretar 'Blurred Lines' y 'Feel Good'.
En junio de 2014, Thicke anunció que su siguiente álbum se llamaría 'Paula', y estaría dedicado a su exmujer Paula Patton, de la que se había separado en febrero. Tras el lanzamiento de este, pasó varios meses fuera de los medios para centrarse en su vida personal y trabajar en nueva música. Durante este tiempo conoció a la modelo April Love Geary con la que comenzó una relación sentimental.
Thicke regresó a los escenarios cuando se presentó en los BET Awards de 2015 para cantar el clásico 'Ooo Baby Baby' en homenaje al ganador del Premio a la Trayectoria, Smokey Robinson y luego este se unió al cantante para interpretar 'My Girl' junto a Tori Kelly y Ne-Yo. Un día después, estrenó 'Morning Sun' el primer sencillo de su octavo álbum de estudio.
En 2017 fue acusado de maltratar a su hijo por lo que Patton presentó una demanda contra él, una orden de alejamiento hacia ella y su hijo en la que el cantante no se podía acercar a ellos a no ser que fuese en unas visitas legales delante de un trabajador de servicios sociales. En agosto de 2017 compartió públicamente junto a April Love Geary que estaban esperando a su primer hijo en común.
