McNamara est diplômé de l'Université de Berkeley en économie, mathématiques et philosophie. Il poursuit une formation en management à partir de 1937 au sein de la Harvard Business School, acquérant ainsi des techniques de gestion devenues caractéristiques de son modèle de conduite.
Après avoir rapidement escaladé la hiérarchie militaire, McNamara participe, sous les ordres du général LeMay, à la guerre contre le Japon et est considéré comme l'un des initiateurs, en 1945, du largage de bombes incendiaires sur l'archipel (100 000 morts en une nuit à Tokyo et 67 villes en grande partie détruites), il quitte l'armée en 1946 avec le grade de lieutenant-colonel et obtient la Legion of Merit et commence une nouvelle carrière la même année dans la Ford Motor Company.
En novembre 1960, McNamara, considéré comme l'un des plus importants gestionnaires du pays, devient, à l'âge de 44 ans, le premier président de la Ford Motor Company à ne pas être un membre de la famille, mais après seulement cinq semaines, il est appelé au gouvernement par le président
John F. Kennedy et devient alors Secrétaire à la Défense des États-Unis. On compte sur ses talents de gestionnaire pour maîtriser les militaires. Il fut donc aux côtés du président pour faire face à la crise des missiles de Cuba en 1962. Reconstituant les forces conventionnelles des forces armées des États-Unis, il s'oppose à une défense anti missiles balistique coûteuse et s'appuie sur la stratégie de la destruction mutuelle assurée afin d'assurer la dissuasion envers l'URSS;
C'est surtout durant la guerre du Viêt Nam que son rôle fut particulièrement important. Celle-ci lui demande beaucoup de temps et d'énergie au Département de la Défense des États-Unis. Il finit par considérer la victoire comme impossible et souhaite désengager le pays. Cette position est contraire à celle du président Lyndon B. Johnson, qui souhaite prolonger une forte présence américaine au Viêt Nam. McNamara est finalement démis de ses fonctions de Secrétaire à la Défense et nommé président de la Banque mondiale par le président Johnson.
Il arrive au siège de la Banque mondiale débordant d'énergie, puissant, actif, « poussant » pour obtenir des résultats. Il amène avec lui la croyance ferme que les problèmes des pays en voie de développement peuvent être réglés. Il affirme la nécessité d'analyser sérieusement les problèmes et de les déterminer pour mieux appliquer les remèdes appropriés.
Si McNamara s'est rendu compte que la Banque mondiale ne pourrait résoudre par elle-même les problèmes du monde, il pense néanmoins qu'avec de la volonté, il est possible d'accroître les ressources planétaires et de généraliser le développement. Selon lui, un lien direct existe entre la sécurité militaire et le développement économique. La guerre est une conséquence de l'augmentation des écarts de revenu entre les pays industrialisés et ceux en voie de développement.
L'une de ses premières actions en tant que président est de demander une liste aux directeurs de tous les projets qui doivent être entrepris, indépendamment des contraintes financières, politiques ou économiques. Cette liste est utilisée comme base de son premier plan de prêt sur cinq ans et, en septembre 1968, il propose aux gouverneurs (c'est-à-dire aux représentants de chaque pays membre), lors des réunions annuelles, de doubler le volume des prêts pendant les cinq années à venir. Le second plan quinquennal de McNamara, présenté en 1973, envisage une augmentation des prêts de 40 % par rapport au premier. Les engagements de la banque sont passés d'environ 1 milliard USD en 1968 à plus de 12 milliards USD en 1981. Il quittera la Banque mondiale en 1981, année où son épouse Marge décède. Il reste seul avec ses 3 enfants. Vers la fin de sa vie, en visite à HANOÏ à l'invitation d'anciens dirigeants nords-vietnamiens , il comprit et réalisa (après discussions avec ses hôtes ) que la Guerre du Vietnam était une guerre d'indépendance et non une guerre idéologique, comme le pensait la politique américaine de l'époque.( TV ARTE 28/7/2010 ) En 1995, dans son livre The Tragedy and Lessons of Vietnam, il affirme que les décideurs américains au niveau fédéral « se sont trompés, terriblement trompés » en s'entêtant à poursuivre la guerre au Viêt-nam.