Родился 12 декабря 1893 года в Бухаресте в еврейской семье. В 1903 году семья эмигрировала в Нью-Йорк. В Нью-Йорке он окончил высшую школу, а затем Городской колледж Нью-Йорка. Затем он поступил в двухлетнюю Американскую школу драматических искусств, где сменил имя.
Актёрскую карьеру Эдвард Робинсон начал в 1913 году, в 1915 году дебютировал на Бродвее. Первая роль в кино — фильм «Arms and the Woman» (1916) Джорджа Фицмориса, где Эдвард сыграл рабочего фабрики, но она были незначительной и низкооплачиваемой. Следующая роль была более серьёзная — фильм «The Bright Shawl» (1923) режиссёра Джона С. Робертсона. Следующая работа была через 6 лет — это фильм Роберта Флори «The Hole in the Wall» (1929). После этого фильма Эдвард Робинсон стал постоянно сниматься в кино и в период с 1930 по 1932 год снялся в 14 фильмах.
Наибольшее признание актёр получил за роль гангстера Рико Банделло в фильме «Маленький Цезарь» (1931), после которого определилось его амплуа, как «жестокий парень», и большинство следующих ролей Эдвард Робинсон сыграл в криминальных драмах. В период с 1932 по 1950 год снялся более чем в 40 фильмах, в том числе в 5 фильмах с Хамфри Богартом.
В 1950—1952 году Эдвард Робинсон трижды вызывался давать показания в Комиссию по расследованию антиамериканской деятельности, где пригрозили «чёрным списком» и он назвал имена коммунистических и антиамериканских пропагандистов, тем самым освободив себя от угроз Комиссии и очистив свое имя. Но после этого Эдварду стали предлагать меньше ролей, но все же антикоммунист Сесиль Б. Де Милль предложил ему роль в фильме «Десять заповедей» (1956), который получил «Оскар» за лучшие спецэффекты.
Эдвард Робинсон создал значительную коллекцию произведений искусства, в первую очередь современного абстрактного, но был вынужден продать ее греческому магнату в 1956 году для урегулирования финансового вопроса при разводе с женой Глэдис, так как его финансовое состояние значительно ухудшилось после «Голливудской Коммунистической охоты на ведьм» Комиссией по расследованию антиамериканской деятельности в 1950 году. В 1956 году Эдвард Робинсон вернулся на Бродвей, где принял участие в мюзикле «Middle of the Night».
После «Десяти заповедей» Робинсон сыграл свои знаменитые роли в фильмах «Дыра в голове» (1959) вместе с Фрэнком Синатра, «Малыш Цинциннати» (1965). Также предполагалось, что Эдвард Робинсон сыграет главную роль в фильме «Крёстный отец», но, несмотря на возражения студии Фрэнсис Форд Коппола назначил на эту роль Марлона Брандо.
Последнюю роль в кино Эдвард Робинсон сыграл в фантастическом фильме «Зеленый сойлент» (1973). Всего Эдвард Робинсон сыграл в 101 фильме.
Робинсон никогда не номинировался на премию «Оскар», но в 1973 он был удостоен почетного Оскара за достижения в кино.
Эдвард Робинсон умер от рака 12 января 1973 года, в возрасте 79 лет, не дожив до вручения премии всего 2 месяца.