Вудворд с детства увлекался химией, самостоятельно читал научную литературу и ставил опыты в домашней лаборатории. В 1933 году поступил в Массачусетский технологический институт (MIT). Современники отмечали: к моменту поступления он уже обладал знаниями уровня выпускника. Из-за игнорирования непрофильных дисциплин его отчислили, но после успешной пересдачи он восстановился, получил степень бакалавра и в 1937 году защитил докторскую диссертацию (PhD) в возрасте всего 20 лет.
Практически вся научная и педагогическая деятельность Вудворда прошла в Гарвардском университете, где за 13 лет он прошёл путь от ассистента до профессора химии (1950).
За 30 лет (1944–1974) он выполнил около 20 сложных направленных синтезов природных соединений, многие из которых до него считались невыполнимыми:
- 1944 – первый полный синтез хинина (совм. с У. Дёрингом)
- 1951 – синтез холестерина и кортизона
- 1954 – синтез стрихнина
- 1960 – синтез хлорофиллов a и b
- 1962–1965 – тетрациклин, колхицин, цефалоспорин С
- 1972 – полный синтез витамина B₁₂ (совм. с А. Эшенмозером)
Каждый синтез опирался на строгую проработку схем реакций и внедрение стереоспецифических подходов.
Вудворд был не только выдающимся синтетиком и великим стратегом, но и глубоким теоретиком, заложившим физические основы органической химии. Именно он сформулировал правила, по которым предсказывается строение и реакционная способность молекул:
- «Правила Вудворда» (1941) для УФ-спектроскопии сопряжённых диенов и кетонов, ставшие стандартом при определении структуры стероидов.
- Сэндвич-структура ферроцена (1952) и доказательство ароматичности металлоценов.
- «Правило октанта» (1961) для оптической активности кетонов.
- Правила сохранения орбитальной симметрии (1965), совместно с Р. Хоффманом. Сегодня они известны как правила Вудворда–Хоффмана и лежат в основе понимания перициклических реакций.
Также именно Роберт Вудворд является автором и идеологом конвергентного подхода к разработке стратегии тонкого органического органического синтеза.
В 1965 году Вудворд получил Нобелевскую премию по химии «за выдающиеся достижения в искусстве органического синтеза».
Он оставил после себя школу из более чем 300 учёных, ежемесячно консультировал европейских коллег, вёл знаменитые пятничные коллоквиумы и работал по 12–15 часов в сутки. При этом ключевые стратегические решения Вудворд обычно принимал в одиночку, тщательно прорабатывая каждый этап синтеза на бумаге.
Роберт Бёрнс Вудворд скончался 8 июля 1979 года в Кембридже (Массачусетс). Его имя навсегда связано с превращением органической химии из эмпирического ремесла в точную науку конструирования сложных молекул.