19 yaşına gelidiğinde Los Angeles'a taşınan Robin Tunney, Class of '96, Law & Order, Dream On ve Life Goes On Prison gibi TV yapımlarında yer aldı. Daha sonra 1996 yapımı olan The Craft filminde yer aldı. 1997 yılında rol aldığı Niagara, Niagara filmindeki rolüyle birlikte Venice Uluslararası Film Festival'inde düzenlenen Volpi Cup ödül töreninde en iyi akterist ödülünü kazandı. Bu filmin ardıntan End of Days filminde Arnold Schwarzenegger ile birlikte başrolü paylaştı.
Daha sonra dizilerde rol almaya başlayan Robin ilk önce House dizinde daha sonra Prison Break'in ilk sezonunda ana karakterlerden birisi olarak yer aldı. En son olarak The Mentalist dizisinde rol aldı.
