Mezi hollywoodské hvězdy se Robert Vaughn zařadil již v roce 1959, kdy byl nominován na Oscara za snímek Hoši z Filadelfie. Těžištěm jeho herecké práce byla ale posléze především práce pro televizi.
Na konci 60. let se objevil v několika známých filmech jako byl například Most u Remagenu (natáčený též v Československu), se Stevem McQueenem ve snímku Bullitův případ nebo ve filmu Julius Caesar z roku 1970. Na počátku 70. let se objevoval v britské televizi, posléze se vrátil zpět do USA. Ve slavném westernu Johna Sturgese Sedm statečných z roku 1960 zahrál postavu váhavého střelce jménem Lee.
V roce 1978 získal Vaughn cenu Emmy za seriál Washington: Behind Closed Door a v roce 1979 získal nominaci na Emmy za seriál Backstairs in the White House. V 90. letech se objevoval v televizních filmech nebo seriálech, jako byla Chůva k pohledání nebo Zákon a pořádek.
Vaughn po sobě zanechal manželku Lindu, syna Cassidyho a dceru Caitlin. "Pan Vaughn zesnul obklopen svou rodinou," řekl manažer Sullivan.
