Seine Eltern waren der iranisch-aserbaidschanische Komponist Aminollah Hossein, der sowohl im Iran als auch in Frankreich als Komponist bekannt war, und Anna Mincovschi, eine Schauspielerin jüdisch-russischer Herkunft. Er wuchs in der Religion seines Vaters, dem zoroastrischen Glauben, auf.
Robert Hossein war drei Mal verheiratet. Seiner Ende 1955 geschlossenen Ehe mit der Schauspielerin Marina Vlady entstammen zwei Söhne.
Am 7. Juni 1962 heiratete er mit einer Sondererlaubnis des französischen Staatspräsidenten, Charles de Gaulle, die fünfzehnjährige Caroline Eliacheff, Tochter des Filmproduzenten Anatole Eliacheff und der Publizistin Françoise Giroud. Sie bekamen einen Sohn, den späteren Schauspieler und Rabbiner Nicolas Hossein (auch Aaron Eliacheff genannt), und ließen sich 1964 scheiden.[2]
Eine spätere Lebensgefährtin Hosseins war die Schauspielerin Michèle Watrin, die 1973 mit ihm in dem Film Der Abbé und die Liebe spielte. Sie starb 1974 bei einem Autounfall.
Danach lebte er mit der Schauspielerin Candice Patou zusammen, mit der er ebenfalls einen Sohn hatte. Das Paar heiratete am 28. Juni 1976.
In den 1970er Jahren trat Robert Hossein zum Katholizismus über.[3] Im Jahr 2012 wurde er beim katholischen Filmfestival Mirabile Dictu für sein Lebenswerk ausgezeichnet.[4] Er starb 2020 einen Tag nach seinem 93. Geburtstag an den Folgen einer COVID-19-Infektion in Essey-lès-Nancy und wurde auf dem kommunalen Friedhof in der französischen Gemeinde Vittel bestattet.[5]
Berühmt wurde Hossein als Peyrac an der Seite von Michèle Mercier in den Angélique-Filmen. Weitere Rollen spielte er als Raskolnikow an der Seite seiner damaligen Partnerin Marina Vlady in der Dostojewski-Verfilmung Schuld und Sühne. Es folgten zumeist Rollen als Gangster oder zwielichtige Charaktere, ein Rollenprofil, das er als Priester Jean Rastaud neben der jungen Claude Jade im bewegenden Résistance- und ZölibatsdramaDer Abbé und die Liebe erstmals aufbrach. Neben künstlerischen Filmen wie diesem war er 1981 Gegenspieler von Jean-Paul Belmondo im Actionfilm Der Profi. Als Regisseur war er vom Film noir beeinflusst.