Robert D. Yeoman poprvé zapůsobil svým silným vizuálním stylem ve filmu Narkomani režiséra Guse Van Santa, za který získal cenu Independent Spirit Award. Pokračoval snímkem Grázlové Wese Andersona, s nímž později spolupracoval i na jeho dalších filmech Jak jsem balil učitelku a Taková zvláštní rodinka.

Mezi jeho další počiny patří filmy Zkouška ohněm, Nikdy nekončící půlnoc, Dogma, Zůstaň se mnou, Beautiful a CQ. Dále se podílel na filmu Noaha Baumbacha The Squid and the Whale. V začátcích své kariéry spolupracoval s Williamem Friedkinem na thrillerech Žít a zemřít v L.A. a Vrah vedle nás.

V roce 2004 se jako kameraman podílel na dálším filmu režiséra Wese Andersona Život pod vodou.