После того как 18 ноября 1700 умер его отец, Роберт вступил во владение поместьями Уолполов, а также получил место в парламенте Касл-Райзинга, куда его избрали 11 января 1701. В 1702 Уолпол стал членом парламента от норфолкского порта Кингс-Линн, который издавна находился под влиянием семейства Уолпола и их ближайших соседей, Таунсендов из Рейнэма.
В палате общин Уолпол быстро обратил на себя всеобщее внимание. Его речи отличались ясностью и убедительностью, он в полном объеме владел тем предметом, о котором говорил, каким бы сложным и специальным он ни был. В 1704 его уже рассматривали как одного из лидеров молодых вигов и весьма многообещающего политика. Он стал членом известного клуба Кит-Кэт, в котором наиболее влиятельные лидеры вигов собирались вместе с яркими литераторами, представителями т.н. Августовского века Джозефом Аддисоном, Ричардом Стилом, Уильямом Конгривом и Джоном Ванбругом. В июне 1705 Уолпол был назначен членом совета принца Датского Георга, мужа королевы Анны. Этот совет ведал управлением и организацией английского военно-морского флота. Вскоре незаурядные административные способности Уолпола были замечены герцогом Мальборо. В 1708 Уолпол стал военным министром и исполнял свои обязанности на этой должности в течение двух лет.
Летом 1710 королева Анна подпала под влияние Абигейл Мешем (Хилл) и Роберта Гарлея и вскоре обнаружила симпатии к тори. Страна была утомлена Войной за Испанское наследство, в которой Англия и ее союзники начиная с 1701 противостояли Франции, а также устала от вигов, желавших продолжения войны. На всеобщих выборах 1710 тори получили большинство. Многие лидеры вигов лишились своих постов, но Уолпол, который уже перешел в ведомство флотского казначейства, задержался на несколько месяцев. Но 1 января 1711 уволили и его. Сразу после этого он и Мальборо сделались объектом жгучей ненависти тори. В январе 1712 Уолпол был привлечен палатой общин к ответственности за коррупцию в бытность военным министром, его признали виновным и заключили в лондонский Тауэр.
Уолпол вернулся в парламент в 1713. С восшествием на престол Георга I в 1714 виги снова прочно закрепились в правительстве, и Уолпол стал генеральным казначеем, получив должность, которая была связана со значительным влиянием. В 1715 он был назначен министром финансов и первым лордом казначейства, Таунсенд стал государственным секретарем. Два года спустя они вступили в конфликт со своими коллегами, Джеймсом Станопом и Карлом Спенсером (3-м графом Сандерлендом), в результате чего Таунсенд и Уолпол были вынуждены выйти из правительства. Приблизительно тогда же принц Уэльский рассорился со своим отцом, Георгом. Оппозиция, в том числе и Уолпол, стала собираться в его дворце. Уолпол снова вошел в министерство в 1720 и вскоре помирил короля с принцем.
Стоило Уолполу снова стать генеральным казначеем, как кабинет оказался замешанным в скандале вокруг т.н. Аферы компании Южных морей. Король, его немецкие любовницы и ведущие члены правительства оказались причастны к скандалу. Уолпол, вопреки широко распространенному убеждению, не смог разгадать коварный замысел мошенников и сам вложил в компанию Южных морей весьма значительные средства. Однако он не был напрямую связан с организаторами аферы и поэтому принял на себя основное бремя защиты правительства в палате общин. Уолпол вновь стал министром финансов и первым лордом казначейства, а также лидером палаты общин. Все эти посты он сохранял за собой до 1742.
За эти годы Уолполу удалось многого добиться. Как в палате общин, так и в палате лордов он неуклонно создавал сплоченную когорту своих сторонников, преданных династии Ганноверов. Ему удалось навсегда покончить с какой-либо возможностью как прихода к власти тори, так и возвращения низложенных Стюартов на английский престол. Весь свой административный талант он использовал для перестройки устаревшей финансовой системы. При его активной поддержке налоги были сокращены, стала развиваться торговля. В области внешней политики Уолпол завершил длительный конфликт с Испанией.
Уолпол требовал преданности от своих коллег и не переносил критики. Поэтому многие способные политики не смогли сохранить свои посты. Даже зять Уолпола Таунсенд был вынужден в 1730 уйти в отставку из-за разногласий с Уолполом в вопросах внешней политики. Таким образом возникла оппозиционная Уолполу группировка ярких и хитроумных политических деятелей, во главе которой стояли Уильям Палтени, виконт Болингброк и Уильям Виндем, сосредоточившие все свои усилия на том, чтобы низложить Уолпола. Они беспощадно критиковали лидера вигов в печати и в парламенте и добились успеха в 1733, когда вынудили его отказаться от законопроекта о введении акцизного сбора на вино и табак, который был задуман с целью пресечь контрабанду и таможенные злоупотребления (законопроект был чрезвычайно непопулярен среди лондонского купечества). Благодаря поддержке Георга II, который взошел на престол в 1727, Уолпол смог преодолеть этот кризис и выиграть всеобщие выборы 1734. Однако на протяжении остальных семи лет пребывания его кабинета у власти политический авторитет Уолпола неуклонно падал. Появилась еще более могучая оппозиция, в которую входил блестящий молодой оратор и государственный деятель Уильям Питт, которая подвергала критике проводившуюся Уолполом политику умиротворения Испании.
Последние годы пребывания Уолпола в должности были омрачены личными трагедиями. В 1737 умерла жена Уолпола, что позволило ему жениться на Марии Скерретт. К несчастью, через три месяца после их брака Мария умерла от родов. В том же году в ужасных страданиях умерла королева Каролина, наиболее преданный союзник Уолпола.
В 1739 Уолпол был наконец вынужден отказаться от своей миролюбивой политики. Он неохотно объявил войну Испании, известную как «Война из-за уха Дженкинса», хотя вовсе не был убежден в успешном для Англии исходе. «Патриоты», как называли парламентскую оппозицию, привлекали общественное мнение на свою сторону. Их позиции усилились в 1737 с присоединением к ним принца Уэльского, поссорившегося с королем и королевой. Принц использовал все свое влияние в парламенте, чтобы нанести Уолполу поражение на выборах 1742. После первых нескольких недель новой сессии парламента стало ясно, что Уолпол наконец лишился доверия палаты общин. 2 февраля 1742 Уолпол подал в отставку. Его враги жаждали не только его отставки, но и позора, и попытались обвинить его в коррупции. После долгой затяжной борьбы они потерпели поражение. В последние годы жизни Уолпол продолжал деятельно участвовать в закулисных политических маневрах.
Умер Уолпол в Лондоне 18 марта 1745.