Robert Watson promovierte 1973 in Chemie an der London University. Von 1976 bis 1993 arbeitete er als Wissenschaftler für das Atmosphärenforschungsprogramm der US-Raumfahrtorganisation NASA. Er war leitender Forscher des NASA-Programms „Mission to Planet Earth”, bevor er als stellvertretender Umweltdirektor zum Büro für Wissenschafts- und Technologiepolitik des US-Präsidenten Bill Clinton wechselte. Professor Watson wurde mehrfach vor dem US-Kongress zu globalen Umwelt-Fragen angehört. Im Mai 1996 wurde er wissenschaftlicher Berater in der Umweltabteilung der Weltbank. Von 1997 bis 2002 war er Vorsitzender des Intergovernmental Panel on Climate Change. Zurzeit ist er leitender Wissenschaftler und Direktor für nachhaltige Entwicklung bei der Weltbank und Professor für Umwelt-Wissenschaften an der University of East Anglia.