Роберт Нойс родился 12 декабря 1927 года в Берлингтоне, шт. Айова.

В 1949 году Нойс окончил Гриннелл-колледж в Айове со степенью бакалавра, а в 1953 году стал доктором философии Массачусетского технологического института.

В 1956-57 годах работал в полупроводниковой лаборатории изобретателя транзисторов Уильяма Шокли, а затем вместе с семью коллегами уволился и основал одну из первых электронных фирм по производству кремниевых полупроводников - Fairchild Semiconductor (Фэрчайлд Семикондактор), которая дала название Силиконовой долине в Северной Калифорнии. Одновременно, но независимо друг от друга Нойс и Килби изобрели интегральную микросхему.

В 1968 году Нойс и его давний коллега Гордон Мур основали корпорацию Intel. Спустя два года они создали 1103-ю запоминающую микросхему из кремния и поликремния, которая заменила собой прежние малоэффективные керамические сердечники в запоминающих устройствах компьютеров.

В 1971 Intel представила микропроцессор, объединяющий в одной микросхеме функции запоминающего устройства и процессора. Вскоре корпорация Intel стала лидером по производству микропроцессоров.

В 1988 году Нойс стал президентом корпорации Sematech, исследовательского консорциума, совместно финансируемого промышленным капиталом и правительством США с целью развития передовых технологий в американской полупроводниковой промышленности.

Умер Роберт 3 июня 1990 года от сердечного приступа в домашнем рабочем кабинете, в городе Остине, Техас.