A peine sorti du Conservatoire où il a passé deux ans, il entame une course poursuite, une boulimie de cinéma qui lui fait tourner plus de vingt films en cinq ans. Son jeu tourmenté et intérieur le destine à des rôles dramatiques. C'est dans ce registre que l'utilisent la plupart des réalisateurs qui l'emploient : Michel Deville, Gérard Mordillat et Alain Corneau, par exemple. C'est grâce à Escalier C (J.-C. Tacchella, 1985) qu'il s'impose au grand public. Suivent États d'âme (Jacques Fansten, 1986), l'Amant magnifique (Aline Issermann, id.), Masques (C. Chabrol, 1987), Blanc de Chine (Denys Granier-Deferre, 1988), les Deux Fragonard (Philippe Le Guay, 1989), la Putain du Roi (A. Corti, 1990), Dames galantes (Tacchella, id.), Aventure de Catherine C. (Pierre Beuchot, id.), Faux et usage de faux (Laurent Heynemann, id.), la Poudre aux yeux (M. Dugowson, 1994), les Enfants du siècle (D. Kurys, 1999). Robin Renucci mène parallèlement une carrière au théâtre et, surtout, à la télévision.