[7]​[8]​ Poco después de su nacimiento, su padre los abandonó y su madre debió criar a los cuatro en una granja ubicada en Gold Coast.

[11]​ Desde su infancia siempre se interesó por la actuación y estudió drama en la secundaria para luego formarse en el Somerset College, ubicado en el pueblo de Mudgeeraba.

[13]​ A pesar de no contar con un representante, Robbie consiguió varias audiciones e impresionó al director Aash Aaron, quien le ofreció un papel protagónico en ICU (2009).

[14]​ Además de ello, tuvo breves apariciones en las series Review with Myles Barlow, City Homicide y The Elephant Princess.

[16]​ Aunque inicialmente se tenía pensado que solo apareciera en un episodio, su actuación llamó la atención de los productores y fue ascendida inmediatamente al elenco principal.

[27]​[28]​[29]​[30]​ Posteriormente, interpretó a Jane Porter en The Legend of Tarzan (2016), que tuvo malas críticas y recaudó 356.7 millones de dólares en taquilla.

[33]​ Robbie fue seleccionada para interpretar a Harley Quinn en el Universo extendido de DC y con ello protagonizó Suicide Squad (2016), que si bien tuvo críticas negativas, se convirtió en un éxito en taquilla al recaudar 747 millones de dólares, siendo la décima cinta más taquillera del 2016.

[43]​ Robbie tuvo un papel secundario como Sharon Tate en Once Upon a Time in Hollywood (2019), que recibió elogios de la crítica.

[50]​ Robbie produjo la película Birds of Prey (2020), donde además interpretó por segunda vez al personaje de Harley Quinn.

[69]​[70]​ Robbie inició una relación con el director británico Tom Ackerley tras conocerse durante las grabaciones de la película Suite Française (2014).

[73]​[74]​ Juntos fundaron la compañía productora LuckyChap Entertainment, con la cual han producido películas como I, Tonya (2017), Birds of Prey (2020) y Promising Young Woman (2020).