Issu du quartier de Marseille La Belle de Mai, Dylan Robert est repéré par le metteur en scène Jean-Bernard Marlin à sa sortie d'un établissement pénitentiaire pour mineurs où il purge une courte peine. A la recherche de jeunes n'ayant jamais joué de leur vie pour composer le casting de Shéhérazade, drame centré sur le milieu de la prostitution et de la délinquance, le réalisateur décide de lui donner le rôle masculin principal.

Effectuant ses premiers pas au cinéma, Dylan Robert incarne ainsi un jeune voyou de la cité Phocéenne qui, après sa sortie de prison, est rejeté par sa mère et tombe amoureux de Shéhérazade, une jeune prostituée. Ce film fort, aussi réaliste qu'esthétique, est sélectionné pour la Semaine de la critique au Festival de Cannes 2018 et reçoit aussi le Prix Jean-Vigo du long-métrage. Pour le rôle, Dylan Robert se voit décerner le César du Meilleur espoir masculin.

Début 2020, le jeune homme est accusé d'avoir pris part au braquage d’un restaurant à Marseille datant de 2018. Il est placé en détention en attendant son procès.