Fils cadet du duc d’Orléans, Ferdinand-Philippe, fils aîné du roi Louis-Philippe, et de son épouse née Hélène de Mecklembourg-Schwerin, Robert Philippe Louis Eugène Ferdinand naît le 9 novembre 1840, au palais des Tuileries. Titré duc de Chartres, il est baptisé quelques jours plus tard et reçoit pour parrain son oncle, le duc de Nemours, et pour marraine, sa grand-tante Madame Adélaïde.

Il devient orphelin de père en 1842 puis en 1848, alors que la Révolution de février détrône le roi Louis-Philippe, la duchesse d’Orléans s’exile en Allemagne, à Eisenach, avec ses deux fils, et non en Angleterre avec le reste de la famille royale. Son éducation se poursuit là-bas, sous le préceptorat d’Adolphe Régnier et d’Allaire. En 1853, le général Trézel prend la place de Régnier et la formation prend un tour plus militaire. Au décès de la duchesse d’Orléans en 1858, le duc de Chartres entre à l’Académie militaire de Turin. L’année suivante, en 1859, il prend fait et cause pour la réunification italienne et combat aux côtés de la Maison de Savoie. Il devient sous-lieutenant dans le régiment de Nice-Cavalerie. Il participe à la bataille de Solférino et devient lieutenant d’état-major en avril 1860. Cependant, lorsque les ambitions savoyardes atteignent les États pontificaux et la Maison des Bourbon de Naples, dont est issue sa grand-mère paternelle, il donne son congé, qui se transforme au bout de quelques années en démission. Aux côtés de son frère, le comte de Paris, et de son oncle, le prince de Joinville, il s’engage comme aide de camp du général Mac Clellan dans la guerre de Sécession qui oppose nordistes et sudistes américains. Leur départ est réclamé par Washington, suite à l’intervention française au Mexique et au discours favorable aux sudistes tenu par le gouvernement français de Napoléon III.

Le 11 juin 1863, le duc de Chartres épouse sa cousine germaine, Françoise d’Orléans, fille du prince de Joinville, dont il a cinq enfants. Installé à Ham, en Angleterre, le duc occupe son temps par des voyages, la rédaction d’ouvrages, dont un sur les campagnes d’Afrique de son père, et le rassemblement de livres rares.

En 1870, lors de la déclaration de guerre entre la France et la Prusse, il tente de rejoindre l’armée française mais cela lui est refusé. Il s’engage alors sous le pseudonyme de Robert Lefort à Rouen. Il rejoint l’état-major du général Briand puis est nommé chef d’escadron d’État-major pour l’armée auxiliaire. Sa valeur militaire est reconnue par l’obtention de la médaille de la Légion d’honneur. En juillet 1871, il est envoyé en Algérie pour prendre part à une expédition visant à mater la rébellion indigène dans le sud. Rapidement, il est choisi pour être le second du général de Gallifet et commandant de la cavalerie. Il est de retour en France en juin 1873 et rejoint le 9e régiment de Chasseurs en garnison à Paris. Deux ans plus tard, il est promu lieutenant-colonel au 8e régiment de Dragons, à Lunéville. Il collabore à la rédaction d’un nouveau règlement sur les exercices de cavalerie. En 1878, il est de retour à Rouen, comme colonel du 12e régiment de Chasseurs.

Rayé des cadres de l’armée, suite à la loi d’exil de 1886, Robert d’Orléans s’adonne à quelques passions dont la chasse, les voyages et la bibliophilie. Il meurt le 5 décembre 1910, après avoir pris froid. Il est inhumé dans la chapelle royale de Dreux et son gisant est dû à Antonin Mercié.