Получил медицинское образование в Эдинбургском университете. Занимал кафедру физиологии в Royal College of Surgeons of England и в Royal Institution; читал палеонтологию в School of mines. С 1856 года заведовал естественно-историческим отделением Британского музея.
Издал целый ряд научных работ, касающихся, главным образом, истории развития позвоночных животных. Если заключения самого Оуэна по этому вопросу не вполне непоколебимы, то, во всяком случае, сами исследования долго будут иметь большую цену. Обширные исследования в области сравнительной анатомии доставили Оуэну славу одного из знаменитейших анатомов; первостепенное значение имели также труды его над ископаемыми остатками позвоночных, сопровождаемые блестящими реконструированиями ископаемых животных по частям скелета (так, Оуэну восстановил строение новозеландских моа по бедренной кости).
К числу его наиболее важных исследований относятся сравнительно-анатомические исследования зубов, скелета, мозга позвоночных, исследование скелета современных и ископаемых копытных, установление факта развития сумчатых без образования последа и отсюда деления млекопитающих на плацентарных и беспоследных, исследования над ископаемыми птицами, над современными и ископаемыми пресмыкающимися и земноводными, исследование анатомии наутилуса (Nautilus), анатомии плеченогих (Brachiopoda).
Помимо частных сравнительно-анатомических и палеонтологических исследований, Оуэну знаменит тем, что к его работам восходит современное употребление понятий гомология, аналогия и архетип в сравнительных исследованиях в биологии.
Наиболее крупные работы Оуэна:
Значительная часть перечисленных работ изданы отдельным сборником, под заглавием: «History of British fossil reptils» (Л., 1884).