Der Schauspieler wurde 1982 im österreichischen Friesach geboren und verbrachte seine Kindheit mit seiner Schwester Anja Stadlober in Puchfeld in der Steiermark. Mit sechs Jahren zog die Familie nach Berlin, wo er bereits im zarten Alter von elf Jahren begann, als Synchronsprecher zu arbeiten. Gleichzeitig begeisterte sich Robert Stadlober für Instrumente aller Art. Bereits im Jugendalter konnte er Geige und Gitarre spielen, die Schule vernachlässigte er in dieser Zeit zunehmend, so dass er sie mit 15 verließ.
In den 1990er Jahren konnte Robert Stadlober erste Filmrollen auf seinem Steckbrief verbuchen. So war er mit 13 und 14 in den TV-Produktionen "Ausweglos" und "Nach uns die Sintflut" zu sehen. 1998 übernahm er eine Rolle in der Komödie "Sonnenallee", nur ein Jahr später stand er für den Film "Crazy" vor der Kamera. Gemeinsam mit Tom Schilling erhielt er 2000 den "Bayerischen Filmpreis" als bester Nachwuchsdarsteller. Für seine Rolle in dem Jugenddrama "Engel und Joe" wurde er 2001 auf dem "Montreal World Film Festival" als bester Hauptdarsteller ausgezeichnet.
Zu Beginn der Jahrtausendwende zog der Schauspieler nach Hamburg und gründete mit drei Freunden die Band "Gary", mit denen er 2002 sein erstes Album auf den Markt brachte. Ende der 2000er Jahre verschlug es Stadlober wieder nach Berlin: Es folgten zahlreiche weitere Filme und Auszeichnungen wie "Krabat", "Jud Süß - Film ohne Gewissen" und "Der Mann der über Autos sprang".