Дебютировал в марте 1961 года. В начале карьеры выступал в тяжёлом весе.
В октябре 1962 года Фостер проиграл техническим нокаутом в 8-м раунде Дагу Джонсу.
В июле 1964 года Фостер в 7-м раунде был нокаутирован Эрни Террелом.
В декабре 1965 года он проиграл по очкам Зоре Фоли.
После этих поражений Фостер спустился в полутяжёлый вес.
В мае 1968 года Боб Фостер в 4-м раунде нокаутировал абсолютного чемпиона в полутяжёлом весе Дика Тайгера.
В январе 1969 года Фостер вышел на бой против Фрэнка Депаулы. В 1-м раунде Фостер побывал в нокдауне, однако после этого трижды сам послал противника на настил. Поправилу трёх нокдаунов бой прекратили в 1-м раунде.
В мае 1969 года Фостер нокаутировал в 4-м раунде Энди Кенделла.
В апреле 1970 года он в 4-м раунде нокаутировал Роджера Роуса. Роус 4 раза был на полу прежде чем бой остановили.
В июне 1970 года Фостер в 10-м раунде нокаутировал Майка Тессмана.
В ноябре 1970 года состоялся бой между абсолютным чемпионом мира в полутяжёлом весе Бобом Фостером и абсолютным чемпионом мира в тяжёлом весе Джо Фрейзером. Фрейзер нокаутировал противника во 2-м раунде.
Вследствие того, что Фостер дрался с Фрейзером в тяжёлом весе, он был лишён титула WBA. Вскоре Фостер вернулся в полутяжёлый вес.
В марте 1971 года он в 4-м раунде нокаутировал Хэла Керолла. Керолл был на полу дважды во 2-м раунде и единожды в 4-м
В декабре 1971 года Фостер нокаутировал в 3-м раунде Брайана Келли.
В апреле 1972 года состоялся объединительный бой в полутяжёлом весе между чемпионом мира по версии WBC Бобом Фостером и чемпионом мира по версии WBA Висенте Рондоном. Фостер нокаутировал противника во 2-м раунде, в котором Рондон дважды оказывался на полу.
В июне 1972 года Фостер нокаутировал в 4-м раунде непобеждённого Майка Квари.
В сентябре 1972 года он нокаутировал в 14-м раунде Криса Финнегана. Поединок получил статус "бой года" по версии журнала "Ринг".
В ноябре 1972 года Фостер проиграл нокаутом в 8-м раунде Мохаммеду Али. Бой прошёл в тяжёлом весе.
В декабре 1973 года Боб Фостер победил по очкам Пьера Фурье.
В июне 1974 года он свёл вничью бой с Хорхе Ахумадой. Вскоре после боя Фостер объявил об уходе из бокса.
Через год он вернулся и провёл несколько рейтинговых боёв против посредственных противников.
В июне 1978 года Фостер провёл последний бой.