Bob Horvitz s-a născut în Chicago, Illinois. Mama sa a fost profesoară, iar tatăl său a fost contabil. Ambii părinți i-au insuflat lui Horvitz respectul și pasiunea pentru învățare. În copilărie, Horvitz a întreținut o colecție de fluturi și credea că biologia presupune colectarea și clasificarea lucrurilor moarte. A fost un elev bun și a fost interesat de multe materii, inclusiv de engleză și jurnalism. A primit două diplome de licență de la Massachusetts Institute of Technology, una în matematică și una în economie. S-a gândit să se îndrepte către drept, medicină, afaceri și chiar către informatică. Dar pentru că nu știa nimic despre, și era intrigat de biologia moleculară (Horvitz nu a urmat niciun curs de biologie până în ultimul an de facultate), a intrat la școala doctorală de la Universitatea Harvard pentru a studia biologia.
Horvitz era interesat de neurobiologie, dar din cauza experienței sale limitate în ceea ce privește biologia în general, a început să lucreze cu fagi, pentru a învăța noțiunile de bază. Horvitz a fost student absolvent în laboratoarele lui James Watson și Walter Gilbert, o experiență pe care a considerat-o „interesantă”. După ce și-a luat doctoratul în 1974, Horvitz a mers la Consiliul de Cercetare Medicală din Cambridge pentru a lucra cu Sydney Brenner.
Brenner pleda pentru un nou sistem de modele pentru studierea dezvoltării. Caenorhabitis elegans este un vierme rotund neparazit care se pretează la analize genetice și este ușor de crescut și întreținut. Horvitz a văzut avantajele lui C. elegans și l-a folosit pentru a studia o serie de sisteme de dezvoltare, inclusiv dezvoltarea neuronală, calea ras și genetica liniei celulare. Moartea celulară programată este doar unul dintre numeroasele proiecte în curs de desfășurare în laboratorul său.
În 1978, Horvitz a acceptat un post în cadrul Departamentului de Biologie de la Massachusetts Institute of Technology. El este acum profesor Whitehead de biologie. Este cercetător al Institutului Medical Howard Hughes din 1988 și a câștigat o serie de premii pentru munca sa, inclusiv premiul Fundației Gairdner din 1999. Horvitz este membru al Academiei Naționale de Științe din 1991 și face parte din mai multe consilii editoriale și comitete consultative, atât guvernamentale, cât și comerciale. El are o serie de brevete în curs de brevetare bazate pe munca depusă în laboratorul său. Horvitz este cofondator și președinte al Idun Pharmaceuticals Inc., o companie de biotehnologie cu sediul în La Jolla, California, care dezvoltă produse terapeutice axate pe apoptoză.
Lui Horvitz îi place să citească în timpul liber, în special romane britanice contemporane.
Horvitz a împărțit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină din 2002 cu colegii John Sulston și Sdyney Brenner. Toți trei au adus contribuții majore în domeniul biologiei dezvoltării folosind organismul model Caenorhabditis elegans.
.