Роберт Энсон Хайнлайн родился 7 июля 1907 в городе Батлер, округ Бэйтс, Миссури. Третий сын Рекса Ивара Хайнлайна и Бэм Лайл Хайнлайн, он имел двух старших братьев, Рекса Ивара Хайнлайна и Лавренс Лайл Хайнлайна, и младшую сестру, Луизу Хайнлайн. Когда он был юношей, его семейство переехало в Канзас-Сити, Миссури, США.
Он окончил среднюю школу в Канзас-Сити в 1924 и учился год в колледже. Его брат Рекс пошел в военно-морскую академию в Аннаполисе, и Хайнлайн избрал то же будущее для себя. Роберт поступил в академию в 1925 году.
Хайнлайн окончил академию в 1929 и служил на разных судах, включая и Лексингтон (первый американский авианосец), корабли «Юта» и «Ропер». В 1934 он заболел туберкулезом. Его вылечили, и он ушел в отставку как непригодный для службы и получил небольшую пенсию.
В начале 1930-го, вскоре после его отставки, он женился на Леслин МакДональд. Хайнлайн никогда не рассказывал ни о Леслин, ни о более позднем разводе. Между 1934 и в 1939 Хайнлайн занимался разными работами в Лос-Анджелесе и в Колорадо-Спрингс.
К 1938 Хайнлайн работал как редактор и штатный автор в Upton Sinclair's EPIC News. В ноябре 1938 он баллотировался в Калифорнийскую ассамблею от республиканской партии, но был побежден, женился и продолжил жить на свою маленькую морскую пенсию. В конце 1938 журнал «Thrilling Wonder Stories» объявил конкурс на лучший рассказ. Они предложили полные ставки (половина цента за слово, до $50) любому предварительно неиздававшемуся автору, чья история отбиралась для печати.
Хайнлайн написал в апреле 1939 за четыре дня рассказ «Линия жизни» и представил на рассмотрение не в TWS, который, как он думал, будет завален рукописями, а к Джону Кэмпбеллу в «Astounding Science Fiction». Кэмпбелл быстро купил рассказ по одному центу за слово, за $70. За исключением его службы во время второй мировой войны, Хайнлайн никогда больше не зарабатывал ничем другим, кроме книг.
Хайнлайн умер утром 8 мая 1988, от отека легких и сердечной болезни, которая мучила его в течение последних нескольких лет его жизни.