Il est né sous le nom de Robert Louis Fosse, à Chicago, fils d'un acteur de vaudeville, il monta sur les planches dès l'enfance mais commença sa carrière professionnelle comme danseur. Il apparaît dans quelques films (Kiss me, Kate en 1953, dont il assure aussi la chorégraphie sans apparaître au générique) et signe officiellement sa première chorégraphie à Broadway en 1954. Très influencées par Jerome Robbins, ses chorégraphies lui valent une grande renommée à Broadway. Celles-ci, métissées, baroques et fluides, mêlent souvent la musique jazz au cancan, au charleston, à la marche ou même à des danses européennes plus anciennes.