Чарльз Лэнгфорд Модини Стэк родился 13 января1919 года в Лос-Анджелесе. Вскоре его первое имя, Чарльз, выбранное матерью, было изменено по воле отца на Роберт. Когда мальчику был лишь год, его родители развелись, Стэк остался с матерью, Мэри Элизабет (в девичестве — Вуд). Почти сразу после рождения, в три года, был перевезён в Европу, где в совершенстве выучил французский и итальянский языки, английский стал его лишь третьим языком, Стэк начал его изучать лишь в шесть лет. В 1928 году отец Роберта, Джеймс Лэнгфорд, процветающий владелец рекламного агентства, скончался. Своё первое и третье имя, Чарльз и Модини, актёр получил в честь своего деда по материнской линии, Чарльза Вуда, выступавшего под сценическим псевдонимом Модини. Роберт Стэк увлекался стендовой стрельбой, и достиг в ней значительных успехов.
Впервые на экране Роберт Стэк появился в 1939 году в фильме «Первый бал», где его напарницей стала молодая, но уже известная актриса Дина Дурбин, именно с Робертом эта актриса осуществила свой первый экранный поцелуй. С этого года началась актёрская карьера Роберта, прерванная службой в армии (артиллерист ВМС США) в 1942—1947 годах, и за 62 года он появился в почти сотне фильмов и сериалов.
В начале 1940-х у Стэка был недолгий роман с актрисой Мэри Бет Хьюз.[6] В 1956 году женился на актрисе Розмари Боу (англ.Rosemarie Bowe), с которой прожил до самой своей смерти. От брака с ней у Роберта остались двое детей: сын Чарльз Роберт и дочь Элизабет Вуд.