C'est à Lons-le-Saunier du département du Jura et de la région Franche-Comté qu'est né Louis-Robinson Stévenin, le
mars 1981.
C'est le deuxième enfant de Jean-François Stévenin. Son grand frère est Sagamore, sa petite soeur Salomé et son petit frère Pierre.
Robinson Stévenin apparaît pour la première fois à l'âge de 5 ans dans Double messieurs, réalisé par son père en 1986, puis joint trois ans plus tard Antoine Desrosières pour son premier court-métrage L'hydrolution.
Il débute alors au cinéma en 1992 à l'âge de 11 ans dans La Révolte des enfants de Gérard Poitou-Weber, aux côtés de son frère Sagamore, dans le rôle de Rase-Motte, un jeune garçon de 8 ans condamné à 5 ans d'emprisonnement dans un bagne du 19e siècle pour enfants, et dans
La Crise de
Coline Serreau.
De nombreux réalisateurs font appel à ce jeune, entre 1993 et 1994, pour téléfilms ou séries dont Lucas de Nadine Trintignant, l'un des épisodes de L'Instit avec Gérard Klein, L'amour est un jeu d'enfant de Pierre Grimblat et le très remarqué Le fils du cordonnier de Hervé Baslé.
Il retrouve le monde du cinéma en 1996 pour le rôle de Gabriel dans Le bel été 1914 de
Christian de Chalonge.
En 1999, il obtient son premier grand rôle au cinéma dans l'interprétation d'un jeune voyou dans Mauvaises fréquentations de Jean-Pierre Améris, ce qui lui vaut d'être nommé au César du meilleur espoir masculin, et, durant le tournage, avec
Lou Doillon, ils filent une parfaite idylle jusqu'en 2001.
En 2002, il le décroche pour son interprétation de Bo, un jeune travesti sur les traces d'un tueur en série dans
Mauvais genres de Francis Girod au côté de l'ami de toujours de son père
Richard Bohringer dans le rôle du flic : il remporte enfin le César du meilleur espoir masculin. Dans la même année, il tient un petit rôle remarqué en vélo dans Deux de
Werner Schroeter, où il donne la réplique à
Isabelle Huppert.
Après diverses apparitions dans plusieurs longs métrages dont Mischka, le film de son père Jean-François, sorti en 2002, on retrouve Robinson en 2003 dans
La Petite Lili de
Claude Miller dans un très beau rôle de cinéaste idéaliste et débutant, épris d'une actrice en herbe campée par
Ludivine Sagnier.
Après trois ans de silence, il devient, en 2006, officier juriste pendant la Guerre d'Algérie dans
Mon colonel, premier film écrit et produit par
Costa-Gavras, puis retrouve Richard Bohringer pour sa réalisation C'est beau une ville la nuit, adaptée de son propre roman.
L'année suivante, il est à l'affiche d'Actrices de
Valeria Bruni Tedeschi et de Bluesbreaker de Dominique Bringuier.
Il est Jean dans le deuxième épisode de la série Les petits meurtres d'Agatha Christie de Stéphane Kappes, puis Abel Karnonski dans L'école du pouvoir de Raoul Peck.
En 2009, Robert Guédiguian l'appelle pour son film historique L'Armée du crime, aux côtés de
Simon Abkarian et
Virginie Ledoyen.