Robinson Stévenin débute au cinéma dans Double messieurs de Jean-François Stévenin. Après Ils n’avaient pas rendez-vous de Martine Dugowson, il montre l’étendue de son talent dans La Révolte des enfants de Gérard Poitou-Weber pour lequel il remporte un prix d’interprétation au Festival de Paris. Enfant d’une famille recomposée dans La Crise de Coline Serreau, il apparaît dans plusieurs séries et productions télévisées parmi lesquelles Un ballon dans la tête de Michaëla Watteaux, Lucas de Nadine Trintignant, L’Instit, L’Amour est un jeu de Pierre Grimblat et Le Fils du cordonnier de Hervé Baslé. Il revient au cinéma dans Le Bel été 1914 de Christian de Chalonge et interprète un jeune voyou dans Mauvaises Fréquentations de Jean-Pierre Améris pour lequel il est nommé aux César 2000. Il crève ensuite l’écran dans le rôle de Bo, un travesti en quête d’un tueur en série au côté de Richard Bohringer dans Mauvais Genres de Francis Girod. Sa performance lui vaut le César du Meilleur Espoir Masculin en 2002. La même année, il joue dans Mischka de Jean-François Stévenin et Deux de Werner Schroeter. Il incarne avec talent un cinéaste torturé dans La Petite Lili de Claude Miller, présenté au Festival de Cannes 2003. Dirigé par Patrice Chéreau dans Son frère, Ours d’Argent à Berlin, il se plonge dans la Guerre d’Algérie avec Mon colonel de Laurent Herbiet et retrouve Richard Bohringer dans C’est beau une ville la nuit. Il est remarqué dans Actrices de Valeria Bruni Tedeschi et Sur ta joue ennemie de Jean-Xavier de Lestrade. L’Armée du crime marque le début d’une fructueuse collaboration avec Robert Guédiguian : Les Neiges du Kilimandjaro, Une histoire de fou, La Villa sans oublier Gloria Mundi, prochainement en salles. À l’affiche du Secret de l’enfant fourmi, Hénaut Président et Le Renard jaune signé Jean-Pierre Mocky, il prête ses traits au frère d’Anton Tchekhov dans Anton Tchekhov – 1890 de René Féret. Il tient ensuite le premier rôle de Fui Banquero de Émile et Patrick Grandperret. Robinson Stévenin poursuit une importante carrière sur le petit écran avec notamment L’École du pouvoir de Raoul Peck, Les Amants naufragés de Jean-Christophe Delpias, Le Silence des églises de Edwin Baily ou Neuf jours en hiver de Alain Tasma. On le retrouve dans les séries Les Vivants et les morts de Gérard Mordillat, Chez Maupassant, Profilage, Glacé, La Mante et 1918-1939 : les rêves brisés de l’entre-deux guerres.