I 1862, da Robert Collett var 20 år gammel, fikk han tittelen cand. philos. I 1870 ble han assistent på Zoologisk museum. Fire år senere begynte Robert Collett som konservator under Georg Ossian Sars ved Universitetets zoologiske museum i Oslo. Robert ble konstituert professor i zoologi i 1884. Allerede to år senere ble han enebestyrer ved museet. Collett var produktiv, og hans vitenskapelige publikasjoner var fra flere ulike dyregrupper, hovedsakelig virveldyr. Robert Collett var den første som publiserte en oversikt over de norske edderkoppene. Han registrerte også nye funn av blant annet sommerfugler og biller, men gikk etterhvert over til å arbeide med virveldyr. Hans arbeider omfattet både fisker, amfibier, krypdyr, fugler og pattedyr. Robert Collett gjorde flere studiereiser, særlig i Norge, hvor han samlet et verdifullt materiale som inngår i samlingene ved Zoologisk museum, Universitetet i Oslo. Han organiserte og sørget for finnansiering for at flere av studentene ved museet, som Carl Lumholtz og Knut Dahl dro på ekspedisjon ut i verden for å skaffe museet representative samlinger av utenlandske dyr.