A 25 anni, fece il suo debutto a Broadway in The Man with the Golden Arm nel 1955.
Anche se Loggia fece il suo primo film, Somebody Up There Likes Me (1956), in un’apparizione non accreditata, fu solo quando fu scritturato come uomo di legge del New Mexico Elfego Baca, due anni dopo, che fece una svolta a Hollywood. Loggia era un conduttore radiofonico e televisivo del Southern Command Network nella Zona del Canale di Panama, ed è salito alla ribalta interpretando uno sceriffo della vita reale in The Nine Lives of Elfego Baca, una serie di show televisivi della Walt Disney. In seguito ha interpretato il proverbiale ladro di gatti diventato artista circense Thomas Hewitt Edward Cat in una serie investigativa di breve durata chiamata T.H.E. Cat, trasmessa per la prima volta nel 1966. All’inizio, T.H.E. Cat sembrava essere un successo, ha detto Loggia: “Stiamo attirando circa il 30 per cento del pubblico, che la NBC considera buono per un nuovo show con una nuova star”. Dopo che la NBC ha cancellato la serie quando gli ascolti non sono stati soddisfacenti, Loggia è entrato in una crisi di mezza età, una “discesa dantesca nell’inferno”, come l’ha definita più tardi. Per sei anni la sua carriera naufragò e il suo matrimonio andò in pezzi. Irrequieto e innervosito, costantemente tormentato dai dubbi su se stesso, un incontro casuale con Audrey O’Brien fu la sua salvezza. Lei lo aiutò ad uscire dalla crisi, e in seguito si sposarono. Nonostante abbia interpretato Frank Carver nella soap opera della CBS The Secret Storm nel 1972, prese un nuovo corso quando decise di iniziare una carriera da regista.
Continuò anche a recitare e accumulò molti crediti televisivi in una varietà di ruoli, comprese le apparizioni in Overland Trail, Target: The Corruptors, The Untouchables, The Eleventh Hour, Breaking Point, Combat, Custer, Columbo, Ellery Queen, The High Chaparral, Gunsmoke, Voyage to the Bottom of the Sea, The Big Valley, The Wild Wild West, Rawhide, Little House on the Prairie, The Rockford Files, Starsky & Hutch, Charlie’s Angels, Magnum, P.I, Quincy, M.E., Kojak, Hawaii Five-0, The Bionic Woman, Falcon Crest, Frasier, I Soprano, Monk, e la miniserie di Oliver Stone Wild Palms.
Il regista Blake Edwards ha spesso lanciato Loggia nei suoi film in ruoli minori o di supporto. Questi includevano La vendetta della Pantera Rosa (1978); S.O.B. (1981), che era una satira su Hollywood; e i sequel della Pantera Rosa.
Nel 1983, Loggia interpretò Frank Lopez, un trafficante di droga che era uno dei principali personaggi di supporto e antagonisti nel film Scarface, che è spesso considerato un classico di Hollywood.
Loggia ha anche recitato in diversi film ampiamente acclamati come Un ufficiale e un gentiluomo (1982), Scarface (1983), L’onore di Prizzi (1985), e Independence Day (1996). Altri film con Loggia includono Over The Top (1987), Necessary Roughness (1991), e Return to Me (2000).
Loggia è stato nominato all’Oscar come miglior attore non protagonista per la sua interpretazione del burbero detective privato Sam Ransom nel thriller criminale Jagged Edge (1985). È stato nominato al Primetime Emmy Award per l’Outstanding Lead Actor in a Drama Series, il suo primo riconoscimento, per aver interpretato l’agente dell’FBI Nick Mancuso nella serie TV Mancuso, FBI (1989-1990), seguito della miniserie Favorite Son (1988) dell’anno precedente. Loggia è apparso come un mafioso in più film, tra cui Bill Sykes, l’immorale strozzino e agente di cantiere nel film d’animazione della Disney Oliver & Company (1988), Salvatore “The Shark” Macelli in Innocent Blood (1992) di John Landis, Mr. Eddy in Lost Highway (1997) di David Lynch, e Don Vito Leoni in The Don’s Analyst (1997) di David Jablin. Inoltre, ha interpretato il violento mafioso Feech La Manna in diversi episodi de I Soprano.
Nel 1998, Loggia è apparso in uno spot televisivo che prendeva in giro le sponsorizzazioni di oscure celebrità. In esso, un giovane ragazzo nomina Loggia come qualcuno di cui si fiderebbe per raccomandare la miscela di arance e mandarini Minute Maid. Loggia appare immediatamente e approva la bevanda, al che il ragazzo esclama, “Whoa, Robert Loggia!” Lo spot è stato successivamente citato in un episodio di Malcolm in the Middle in cui Loggia ha fatto un’apparizione come “Nonno Victor” (per il quale ha ricevuto la sua seconda nomination agli Emmy); in esso, Loggia beve del succo d’arancia, poi lo sputa e si lamenta della polpa.
Oltre alla voce di Sykes in Disney’s Oliver & Company, Loggia ha avuto diversi altri ruoli di doppiatore, in molteplici media, tra cui: Ammiraglio Petrarca nel gioco per computer FreeSpace 2 (1999), il narratore di Scarface: The World is Yours (2006) e il film anime The Dog of Flanders (1997), il poliziotto disonesto Ray Machowski nel videogioco Grand Theft Auto III (2001), e un ruolo ricorrente nella serie televisiva animata Adult Swim Tom Goes to the Mayor (2004-2006).
Nell’agosto 2009, Loggia è apparso in una delle pubblicità di Apple Get a Mac. La pubblicità presenta Loggia come un personal trainer assunto da PC per farlo tornare in cima al suo gioco. Il 26 ottobre 2009, TVGuide.com ha annunciato che Loggia è entrato nel cast della serie TNT Men of a Certain Age.
Loggia è apparso anche in due episodi della serie animata Family Guy nel ruolo di se stesso; nell’episodio “Brothers and Sisters”, dopo che il sindaco West dice alla sua fidanzata Carol che ha degli “aiutanti” (che Carol scambia per AIDS), prima di chiarire che si sta riferendo ai suoi assistenti; West poi osserva che entrambi hanno l’AIDS, e la scena taglia a Loggia, rispondendo con rabbia “NOT OKAY!”. Nell’episodio “Call Girl”, lo si vede due volte denunciare il passare del tempo in eventi noiosi. La sceneggiatura tagliava via a Loggia dicendo “Otto f***e ore dopo”, poi tornava alla storia, più avanti nella trama. Nel 2012, Loggia ha interpretato San Pietro durante la sua ultima prigionia in The Apostle Peter and the Last Supper. Loggia ha collaborato con l’imprenditore canadese Frank D’Angelo dal 2013, apparendo in tre film (Real Gangsters, The Big Fat Stone, e No Depo$it), con un quarto film in produzione (Sicilian Vampire) al momento della morte di Loggia.
Loggia ha lavorato come regista per episodi di Quincy M.E., Magnum, P.I., e Hart to Hart.
Loggia ha ripreso il suo ruolo da Independence Day, il generale William Grey, in un cameo insieme a sua moglie, Audrey, nel sequel del 2016 Independence Day: Resurgence, girato poco prima della sua morte. Il film è uscito postumo ed è stato dedicato a lui.
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