Rob Bowman débute sa carrière à Hollywood en 1982 aux productions Stephen J. Cannell, où il est producteur associé sur la série Agence tout risque. Il passe à la réalisation en 1986 sur la série Stingray avec Nick Mancuso. Il poursuit alors une carrière à la télévision, réalisant notamment pour les séries 21 Jump Street, Code Quantum, Mac Gyver, Alerte à Malibu ou Parker Lewis ne perd jamais.

En 1993, après un premier film au cinéma peu remarqué, la comédie sportive Airborne, il réalise son premier épisode de la série X-files (Masculin-féminin). Séduit par son style, le créateur de la série, Chris Carter, lui confie 31 épisodes au total. Bowman devient alors également producteur de la série en 1998, avant que Chris Carter ne le choisisse, la même année, pour la réalisation du long métrage The X Files, le film, continuité cinématographique de la célèbre série. Ancré dans le genre fantastique, il réalise, en 2002, Le Règne du feu, une histoire de dragons se déroulant dans un futur apocalyptique. En 2003, Avi Arad, producteur de Spider-Man 2, lui propose les commandes d'Elektra. Un personnage que Jennifer Garner endosse à nouveau après son apparition dans Daredevil.