Fiul unor proeminenți aboliști din Boston, Robert Gould Shaw s-a născut la 10 octombrie 1837, la Francis și Sara Shaw. Moștenitorul unei mari averi, Francis Shaw a pledat pentru o varietate de cauze, iar Robert a fost crescut într-un mediu care a inclus personalități notabile precum William Lloyd Garrison, Charles Sumner, Nathaniel Hawthorne și Ralph Waldo Emerson. În 1846, familia s-a mutat în Staten Island, NY și, în ciuda faptului că era unitară, Robert s-a înscris la Școala Catolică Romană din Colegiul St. Cinci ani mai târziu, Shaws a călătorit în Europa, iar Robert și-a continuat studiile în străinătate.
Revenind acasă în 1855, s-a înscris la Harvard în anul următor. După trei ani de universitate, Shaw s-a retras de la Harvard pentru a ocupa o poziție în unchiul său, Henry P. Sturgis, firma mercantilă din New York. Deși era pasionat de oraș, a descoperit că era nepotrivit pentru afaceri. În timp ce interesul său pentru munca sa a scăzut, el a dezvoltat o pasiune pentru politică. Un susținător al lui Abraham Lincoln, Shaw a sperat că criza de secesiune care va urma va vedea statele din Sud readuse cu forța sau desprinse din Statele Unite.
Odată cu creșterea crizei de secesiune, Shaw s-a înscris în a 7-a miliție de stat din New York, cu speranța că va vedea acțiune dacă va izbucni războiul. În urma atacului asupra Fort Sumter, a 7-a NYS a răspuns chemării lui Lincoln pentru ca 75.000 de voluntari să renunțe la rebeliune. Călătorind la Washington, regimentul a fost amplasat în Capitoliu. În timp ce se afla în oraș, Shaw a avut ocazia să se întâlnească atât cu secretarul de stat William Seward, cât și cu președintele Lincoln. Întrucât cel de-al 7-lea NYS a fost doar un regiment pe termen scurt, Shaw, care a dorit să rămână în serviciu, a solicitat o comisie permanentă într-un regiment din Massachusetts.
La 11 mai 1861 i s-a acordat cererea și a fost comandat ca al doilea locotenent în infanteria a 2-a din Massachusetts. Revenind la nord, Shaw s-a alăturat regimentului din Camp Andrew din West Roxbury pentru antrenamente. În iulie, regimentul a fost trimis la Martinsburg, VA, și s-a alăturat curând corpului generalului-maior Nathaniel Banks. În următorul an, Shaw a servit în vestul Maryland și Virginia, regimentul participând la încercările de a opri campania generalului maior Thomas "Stonewall" Jackson în Valea Shenandoah. În timpul primei bătălii de la Winchester, Shaw a evitat din fericire să fie rănit când un glonț i-a lovit ceasul de buzunar.
La scurt timp, lui Shaw i s-a oferit o poziție pe personalul generalului de brigadă George H. Gordon pe care l-a acceptat. După ce a luat parte la bătălia din Muntele Cedrului la 9 august 1862, Shaw a fost promovat la căpitan. În timp ce brigada a 2-a din Massachusetts a fost prezentă la bătălia de la Second Manassas mai târziu în acea lună, ea a fost ținută în rezervă și nu a văzut nicio acțiune. Pe 17 septembrie, brigada lui Gordon a văzut lupte grele în East Woods în timpul bătăliei de la Antietam.
La 2 februarie 1863, tatăl lui Shaw a primit o scrisoare de la guvernatorul statului Massachusetts, John A. Andrew, oferindu-i lui Robert comanda primului regiment negru ridicat în nord, cel de-al 54-lea Massachusetts. Francis a călătorit în Virginia și i-a prezentat oferta fiului său. În timp ce inițial a fost reticent, Robert a fost în cele din urmă convins de familia sa să accepte. Ajuns la Boston pe 15 februarie, Shaw a început să recruteze cu seriozitate. Ajutat de locotenentul colonel Norwood Hallowell, regimentul a început antrenamentul la Camp Meigs. Deși inițial sceptic cu privire la calitățile de luptă ale regimentului, devotamentul și devotamentul bărbaților l-au impresionat.
Promovat oficial la colonel la 17 aprilie 1863, Shaw s-a căsătorit cu iubita sa Anna Kneeland Haggerty, la New York, pe 2 mai. Pe 28 mai, regimentul a plecat prin Boston, spre uralele unei mulțimi masive și și-a început călătoria spre sud. Ajuns la Hilton Head, SC, pe 3 iunie, regimentul a început serviciul în Departamentul de Sud al Generalului Major David Hunter.
La o săptămână după aterizare, al 54-lea a luat parte la atacul colonelului James Montgomery asupra orașului Darien, GA. Raidul l-a înfuriat pe Shaw în timp ce Montgomery a ordonat localitatea jefuită și arsă. Nevoind să participe, Shaw și al 54-lea au stat în mare parte și au urmărit cum se desfășoară evenimentele. Supărat de acțiunile lui Montgomery, Shaw i-a scris guvernului Andrew și adjutantului general al departamentului. La 30 iunie, Shaw a aflat că trupele sale trebuie să fie plătite mai puțin decât soldații albi. Nemulțumit de acest lucru, Shaw și-a inspirat bărbații să-și boicoteze plata până la rezolvarea situației (a durat 18 luni).
În urma scrisorilor de plângere ale lui Shaw cu privire la atacul cu Darien, Hunter a fost ușurat și înlocuit cu generalul-major Quincy Gillmore. Căutând să atace Charleston, Gillmore a început operațiunile împotriva insulei Morris. Acestea au mers inițial bine, cu toate că a 54-a a fost exclusă din cauza lui Shaw. În cele din urmă, pe 16 iulie, al 54-lea a văzut acțiuni în insula James din apropiere, când a ajutat la respingerea unui atac confederat. Regimentul s-a luptat bine și a dovedit că soldații negri erau egalii albilor. În urma acestei acțiuni, Gillmore a planificat un atac pe Fort Wagner pe Insula Morris.
Onoarea poziției de conducere în atac a fost acordată celui de-al 54-lea. În seara zilei de 18 iulie, crezând că nu va supraviețui atacului, Shaw l-a căutat pe Edward L. Pierce, un reporter cu New York Daily Tribune, și i-a dat mai multe scrisori și acte personale. S-a întors apoi la regimentul care a fost format pentru asalt. Călătorind pe plaja deschisă, al 54-lea a venit sub foc puternic din partea apărătorilor confederaților, când s-a apropiat de fort. Odată cu regimentul în hohote, Shaw se năpusti în față strigând "Înainte 54!" și i-a condus pe oamenii săi în timp ce acuzau. Trecând printr-un șanț care înconjoară fortul, al 54-lea a scalat zidurile. Ajungând în vârful parapetului, Shaw stătea în picioare și își înfăptui oamenii înainte. În timp ce îi îndemna, el a fost împușcat prin inimă și ucis. În ciuda valorii regimentului, atacul a fost respins, cu al 54-lea suferind 272 victime (45% din puterea sa totală).
Supărat de utilizarea soldaților negri, confederații au dezbrăcat trupul lui Shaw și l-au îngropat împreună cu oamenii săi, crezând că acesta îi va umili memoria. După ce încercările lui Gillmore de a recupera corpul lui Shaw au eșuat, Francis Shaw i-a cerut să se oprească, crezând că fiul său va prefera să se odihnească cu oamenii săi.