Nascut en un barri marginal de Jacksonville, a 20 anys ja era el millor velocista dels EUA, i en els Jocs Olímpics de Tòquio del 1964 guanyà dues medalles d’or –en els 100 m llisos amb un temps de 10,5 segons (que representà un rècord del món, encara sobre pista de cendra) i en la prova dels 4 × 100 m lliures amb l’equip nord-americà–. Després dels Jocs fitxà per l’equip de futbol americà Dallas Cowboys, on jugà com a receptor entre el 1965 i el 1974 i es convertí en una celebritat als EUA. El 1972 es proclamà campió de la Superbowl. Un cop retirat, tingué problemes amb l’alcohol i les drogues. Publicà l’autobiografia Run, Bullet, Run: The Rise, Fall, and Recovery of Bob Hayes.