De pare suís i mare alsaciana, Robert Gerhard sempre va dirigir la seva mirada cap a la música germànica, combinant-la encertadament amb els ritmes i melodies del folklore de la seva Catalunya natal. Als dotze anys d'edat es va traslladar a Lausanne (Suïssa) per a estudiar comerç obligat pel seu pare, però als disset anys va decidir dedicar-se de ple a la música i per a això va viatjar a Munic, en el conservatori de la qual (Musikhochschule) es va matricular en 1913.
Poc després va esclatar la Primera Guerra Mundial, i Gerhard va haver de tornar a Catalunya. Una vegada a Barcelona es va inscriure en les classes de piano d'Enric Granados, i després de la mort d'aquest el 1916, va continuar rebent lliçons de Frank Marshall. Va començar també a estudiar composició amb Felip Pedrell, que havia estat mestre d'Isaac Albéniz, Manuel de Falla i Enric Granados i defensava la simbiosi de les arrels musicals espanyoles amb la metodologia de la tradició simfònica europea. La influència de Pedrell va ser crucial per a la carrera compositiva de Robert Gerhard, qui en aquella època va ser assistent del folklorista Joan Amades i va conrear una bona amistat amb Manuel de Falla, al qual admirava profundament. Durant el seu període de formació a Barcelona va compondre dues obres vocals destacables: el cicle de cançons basat en poemes de Josep Maria López Picó, gran amic del compositor, i L'infantament meravellós de Schahrazada, dedicat a la soprano Conchita Badía. Aquesta última obra utilitza profusament el cromatisme i posseeix sonoritats de les músiques alemanya i russa de les primeres dècades del segle XX, la qual cosa era realment innovador per a la música espanyola de l'època, més pròxima a la tradició francesa.
En el seu Trio amb Piano de 1918, Gerhard s'acosta més als llenguatges de Maurice Ravel i Claude Debussy, conjugant aquesta influència amb aspectes del folklore peninsular.
El 1920 va concloure els seus estudis amb Pedrell i va continuar component obres com Dues Apunts per a piano o Sept Haiku per a veu i ensemble en un estil pròxim al serialisme. En 1923 va ser acceptat en les classes de composició d'Arnold Schönberg a Viena, ciutat on va conèixer a la que més tard es convertiria en la seva esposa, Leopoldina Feichtegger. El 1925 es va traslladar a Berlín al costat del seu mestre, del qual hi havia arribat a ser assistent, i va continuar la seva formació amb ell. Les seves obres d'aquest període mostren les influències de Schönberg en aspectes com la claredat en la forma, el complex de la textura contrapuntística i la concisió formal. Aquestes característiques es poden escoltar tant en el seu Quintet de Vent com en el Concertino per a Cordes, si bé poc temps després, en tornar a Barcelona, va compondre una obra d'arrels clarament nacionalistes: les Catorze cançons populars de Catalunya.
El 1930 es va celebrar les seves noces amb Leopoldina a Barcelona. A l'any següent Gerhard va obtenir un lloc de professor de música en la Escola Normal de la Generalitat de Catalunya i va passar a encarregar-se del departament de música de la Biblioteca de Catalunya. Aquest mateix any, el 1931, Schönberg i la seva esposa es van traslladar a la capital catalana durant vuit mesos convidats pels Gerhard. Allà Schönberg va tenir l'oportunitat de dirigir les seves obres amb l'orquestra de Pau Casals i va compondre la partitura de Moises i Aaron.
El 1936, i gràcies a l'obstinació de Robert Gerhard, va tenir lloc a Barcelona el XVI Festival de la Societat Internacional de Música Contemporània. En el marc d'aquest esdeveniment es va estrenar el Concert per a Violí de Alban Berg i el ballet del propi Gerhard titulat Ariel, sobre textos de Josep Vicenç Foix basats en La tempestat de Shakespeare, així com en unes certes imatges folklòriques catalanes. Pocs mesos després de l'estrena d'Ariel, Gerhard es va centrar en la composició d'un altre ballet basat en danses folklòriques de Catalunya que es va estrenar en forma de suite en 1972. El seu títol provisional va ser Soirées de Barcelone i en ell es deixen veure influències tant d'Igor Stravinski com de Bela Bartok.
Després de la fi de la Guerra Civil espanyola i l'ascens al poder del general Francisco Franco el 1939, Gerhard va decidir traslladar-se a l'estranger, com van fer molts dels artistes de la Generació del 27. En un principi es va instal·lar a París, ciutat on residien els seus amics Joan Miró i Josep Lluís Sert, però al juny de 1939 li va ser oferta una beca de recerca en el King's College de la Universitat de Cambridge (Regne Unit), on romandria fins a la seva mort. Atès que la seva música no posseïa en un principi un públic fidel a Anglaterra, durant la dècada dels anys quaranta Gerhard va haver de realitzar arranjaments de sarsueles i música popular espanyola per a l'orquestra de la BBC utilitzant el pseudònim de "Juan Serralonga".
El 1941 es va celebrar el centenari del naixement de Pedrell, per al qual Gerhard va escriure el Cançionero de Pedrell. Aquest mateix any va acabar el ballet El Quixot per a orquestra de cambra, una obra serial que descriu amb mestratge les contradiccions entre El Quixot i Sancho Panza. El ballet, que més tard va ser divulgat per la BBC en un programa de ràdio sobre la cèlebre novel·la de Miguel de Cervantes, es va estrenar en el teatre Sadler's Wells de Londres el 1951 després de sofrir diversos canvis. Abans d'aquesta data Gerhard ja havia compost altres dos ballets, Alegria i Pandora, per encàrrec del Ballet Rambert i del Ballet Joos, respectivament. El primer d'ells, Alegria, posseeix unes certes ressonàncies del folklore andalús, mentre que el segon conté molts elements de la música popular de Catalunya.
Però la seva obra escènica més important és sens dubte La Propietària, inspirada en la comèdia The Duenna, de Richard Sheridan, en la qual rendeix tribut a la tonada escènica dieciochista de compositors com Pablo Esteve o Blas de Laserna. A més de dedicar-se a compondre música per a l'escena, Gerhard va crear nombroses obres orquestrals com el Concert per a violí, dedicat al solista català Antonio Brosa i molt pròxim a les idees compositives de Schönberg. Així mateix, el llenguatge utilitzat en el seu Concert per a piano torna a ser de caràcter serial, però amb incursions en el folklore català i en la música ibèrica renaixentista per a teclat.
L'interès per la cerca de nous sons i textures li va portar a acostar-se a la música electroacústica. La BBC li va muntar en la seva pròpia casa un petit estudi on Gerhard manipulava electrònicament sons i els utilitzava en unes certes composicions de música incidental per a serials radiofònics o obres de teatre com King Lear, de Peter Brook, en 1955. A l'any següent, la revista The Score li va rendir un homenatge dedicant-li un número complet en el qual van escriure Laurence Picken i David Drew, entre d'altres. En aquells dies el compositor català ja havia conclòs la seva Simfonia núm. 2 per encàrrec de la BBC, institució en la qual Gerhard va ocupar diversos llocs. A més, va ensenyar en els cursos d'estiu de Dartington (Anglaterra) i va exercir la docència als Estats Units de manera ocasional, concretament en el prestigiós Berkshire Music Center de Tanglewood i en la Universitat de Michigan.
Els últims deu anys de l'obra de Gerhard estan marcats per una evolució en les seves tècniques compositives el fruit de les quals es deixa veure en les obres d'aquest període, totes elles d'un sol moviment polimòrfic. Les nombroses composicions d'aquesta última dècada comencen amb la seva Simfonia núm. 3 "Collages", que data de 1960. En ella només hi ha un moviment que es divideix en set seccions en les quals intenta reflectir les experiències viscudes en els seus viatges al continent americà. En la quarta secció, Gerhard utilitza l'electrònica per a crear diferents efectes.
Altres obres, com el Quartet de corda núm. 2 o el Concert per a 8, també consten d'un sol moviment dividit en seccions. Però sens dubte la seva obra més notòria d'aquest període és la cantata La pesta. La partitura està basada en l'obra d'igual nom d'Albert Camus, amb qui Gerhard va col·laborar estretament. A més d'utilitzar recursos electrònics, Gerhard compte en La pesta amb un narrador per a recitar el text i amb un cor, seguint la tradició de les tragèdies gregues. Després de La pesta van venir la seva Simfonia núm. 4 "Nova York" - composta per encàrrec de l'Orquestra Filharmònica de Nova York- i tres obres cambrístiques basades en els signes del zodíac: Lliura, Leo i Gemini.
Gairebé al final de la seva vida, el 1967, Gerhard va ser nomenat Comendador de l'Imperi Britànic. A l'any següent va ser investit doctor honoris causa pel King's College de la Universitat de Cambridge en reconeixement a la seva labor compositiva. El 1992, vint-i-dos anys després de la mort de Gerhard, La Propietària va veure la llum en el Teatre de La Zarzuela de Madrid i en el Liceu de Barcelona, en una versió de la companyia britànica Opera North dirigida per Antoni Ros Marbá.