Trasferitosi all'Istituto di genetica del comportamento dell'Università del Colorado a Boulder, fu assistente universitario fino al 1978, quando venne designato professore associato; nel 1982 fu nominato professore ordinario alla cattedra di psicologia e genetica del comportamento dell'ateneo del Colorado.[1]
Nel 1986 venne chiamato dall'Università statale della Pennsylvania per tenere la cattedra di psicologia dello sviluppo; sposatosi nel 1987 con la psicologa dello sviluppo Judith Dunn, tra il 1989 e il 1990 fu presidente della Società di genetica del comportamento, divenendo subito dopo direttore del Centro di genetica clinica e dello sviluppo nell'ateneo della Pennsylvania.
Nel 1994 si trasferì all'Istituto di psichiatria del King's College di Londra come professore ordinario alla cattedra di genetica del comportamento, fondando insieme a Michael Rutter il Centro di psichiatria sociale, genetica e dello sviluppo.
Robert Plomin, John DeFries e Gerald McClearn, Behavioral Genetics, San Francisco, W. H. Freeman and Company, 1980.
Marco Poli e Stefano Duga (a cura di), Genetica del comportamento, traduzione di Rosanna Asselta, Luca Del Giacco e Bice Strumbo, Milano, Raffaello Cortina Editore, 2001.
Arnold Buss e Robert Plomin, Temperament, Hillsdale, Lawrence Erlbaum Associates, 1984.
Judy Dunn e Robert Plomin, Separate Lives, New York, Basic Books, 1990.
Vite separate, presentazione di Silvia Bonini, Firenze, Giunti Editore, 1997.
Theodore Wachs e Robert Plomin (a cura di), Conceptualization and Measurement of Organism-Environment Interaction, Washington, Società statunitense di psicologia, 1991.
Robert Plomin e Gerald McClearn (a cura di), Nature, Nurture & Psychology, Washington, Società statunitense di psicologia, 1993.
Robert Plomin, Genetics and Experience, Thousand Oaks, SAGE Publishing, 1994.
Marco Poli e Dario Varin (a cura di), Natura ed esperienza, traduzione di Viola Macchi Cassia, Milano, Raffaello Cortina Editore, 1998.
E. Mavis Hetherington, David Reiss e Robert Plomin (a cura di), Separate Social Worlds of Siblings, Hillsdale, Lawrence Erlbaum Associates, 1994.
Robert Plomin, John DeFries, Ian Craig e Peter McGuffin (a cura di), Behavioral Genetics in the Postgenomic Era, Washington, Società statunitense di psicologia, 2003.
Kathryn Asbury e Robert Plomin, G is for Genes, Hoboken, John Wiley & Sons, 2013.
G come geni, traduzione di Francesca Ortu, Milano, Raffaello Cortina Editore, 2015.
Robert Plomin, Blueprint, Londra, Allen Lane, 2018.
L'impronta genetica, traduzione di Elena Stubel, Milano, Raffaello Cortina Editore, 2019.