Rob Morrow débute sa carrière de comédien dans les années 80 avec de petites apparitions dans des séries comme « Fame » ou « Monsters ». Très vite, le succès le rattrape grâce à la série plusieurs fois récompensée « Northern Exposure » en 1990. Il y joue le Dr Joel Fleishman, un médecin fraîchement diplômé envoyé en Alaska. Son interprétation lui vaudra trois nominations aux Golden Globes et deux nominations aux Emmy Awards.
Après l'arrêt de la série en 1996, Rob Morrow va participer à plusieurs reprises au Saturday Night Live, une émission américaine culte. Par la suite, il se tournera plutôt vers le cinéma avec des rôles dans « Quiz Show » de
Robert Redford en 1994 ou « Le Gourou et les femmes » en 2001.
Parallèlement, Rob se fait connaître en temps que réalisateur dès 1993 avec le film « Silent Alarm ». En 2000, il va plus loin en écrivant le scénario, réalisant et produisant son film « Maze ». Depuis, il multiplie les réalisations d'épisodes de série télé, comme « Oz » ou « Le monde de Joan ».
Sa carrière d'acteur connaît un nouvel essor avec la série « Street Time » en 2002, dont il tient un des rôles principaux et réalise quelques épisodes. Celle-ci raconte le quotidien des policiers chargés des libertés conditionnelles. Après une première saison satisfaisante, elle est arrêtée après le démarrage de la seconde.
Rob se retrouve alors embringué dans une nouvelle série policière, « Numb3rs » en 2004. Produite par
Ridley Scott et
Tony Scott, « Numb3rs » dès son lancement. Il s'agit de l'histoire d'un agent du FBI joué par Rob, dont le frère est un génie des mathématiques. Ce dernier l'aide à résoudre ses enquêtes grâce à des calculs scientifiques. A l'occasion il arrive à Rob de réaliser certains épisodes.