Réalisateur amateur dès son adolescence, l'Australien Robert Luketic obtient son premier prix à l'âge de quinze ans. Il intègre alors en 1994 la prestigieuse école de cinéma du Victoria College of Arts de Melbourne, où il réalisera en 1997 le court métrage Titsiana Booberini, adaptation musicale du Vilain petit canard. Le film lui attire les coups de projecteurs d'Hollywood en devenant un succès au sein de plusieurs festivals renommés dont celui de Sundance.

Quatre ans plus tard, Robert Luketic signe son premier long métrage, La Revanche d'une blonde. Mettant en scène une très dynamique Reese Witherspoon, cette comédie devient rapidement outre-Atlantique l'un des succès surprises de l'été 2001. Délaissant la réalisation de sa suite, La Blonde contre-attaque, le cinéaste persévère malgré tout dans le registre de la comédie romantique en opposant Jennifer Lopez et Jane Fonda dans Sa mère ou moi ! (2005), un film sur les rapports conflictuels belle-fille/belle-mère.

Un temps pressenti pour diriger la version cinématographique de la cultissime série télévisée Dallas, Robert Luketic préfère se retirer du projet, laissant désormais incertaine l'éventualité d'une adaptation. En 2008, il réalise Las Vegas 21, dans lequel il met en scène l'histoire vraie d'une poignée d'étudiants raflant de grosses mises au casino grâce à de savantes techniques, avant de s'atteler à The Ugly Truth, pour lequel il dirige notamment Katherine Heigl, l'une des stars de Grey's Anatomy. L'année suivante, le metteur en scène fait à nouveau équipe avec elle dans Kiss & Kill, une comédie d'action dans laquelle l'actrice découvre qu'elle est mariée à un espion (Ashton Kutcher).