Родился в многодетной семье. Был с юных лет одержим театром (прежде всего — драмами Фридриха Шиллера), в 14 лет бросил школу, в 17 — родительский дом. Никогда подолгу не сидел на одном месте, зарабатывал на жизнь вБерне, Базеле, Штутгарте, Цюрихе самыми разными занятиями (домашний слуга, секретарь в адвокатской конторе, служащий страховой компании, продавец в книжной лавке, банковский клерк). Дебютировал в печати в 1898. С 1905жил в Берлине у брата, известного живописца и оформителя Карла Вальзера, сблизился с художниками Сецессиона, издателем Бруно Кассирером (братом философа Эрнста Кассирера). В 1913 вернулся в Швейцарию, жил в Бьенне, затем в Берне, много писал для газет и журналов, постоянно путешествовал пешком (в это время один из его братьев, Эрнст, умер в 1916 в психиатрической клинике, другой, Герман, в 1919 покончил с собой). В 1929 г. Вальзера, у которого участились слуховые галлюцинации и приступы беспокойства, по настоянию сестры поместили в психиатрическую клинику Вальдау, где прежде находился его брат Эрнст. Роберт Вальзер и там продолжал писать стихи и прозу, перейдя на особое микрограмматическое письмо (эти его записи были расшифрованы лишь много позже).

Только после насильственного перевода в клинику для душевнобольных в Херизау он с 1933 г. полностью порвал с литературой. С 1936 г. его начал регулярно посещать писатель и журналист Карл Зеелиг, после смерти родственников в 1943 и 1944 гг. он стал его постоянным спутником в пеших прогулках, собеседником и хранителем наследия. 25 декабря 1956 года, накануне Рождества, после дня гуляний с Карлом Зелигом, Роберта Вальзера нашли умершим от инфаркта на заснеженном поле под Херизау.

Дебютировал в 1898 на страницах бернской газеты «Der Bund» как поэт, сблизился с кругом модернистского журнала «Die Insel» (Гофмансталь, Ведекинд, Метерлинк, Рильке, Стриндберг и др.), где публиковал стихи и рассказы. В 1904в издательстве «Insel» вышел его первый роман «Школьные сочинения Франца Кохера» (рус. пер. )

Его сочинения привлекли внимание К.Моргенштерна, К.Тухольского, Р.Музиля, Г.Гессе, Ф.Кафки, Т.Манна и других крупнейших немецкоязычных писателей эпохи.

Автор автобиографических романов «Помощник» («Der Gehülfe», 1908, экранизирован в 1976 г.), «Якоб фон Гунтен» («Jacob von Gunten», 1909, экранизирован в 1971 П.Лилиенталем, в 1995 — братьями Куай), новелл и миниатюр, высоко оцененных Ф. Кафкой, Р. Музилем, Т. Манном, В. Беньямином, Э. Канетти, но не нашедших широкого читательского признания.

Произведения Вальзера неоднократно экранизировались (в том числе — средствами анимационного кино), несколько документальных и игровых фильмов сняты о нём самом, признание его во всем мире год от года растет.