Rob Morrow spielte Dr. Joel Fleischman, einen eingefleischten Jungen aus New York City, der nach Alaska entwurzelt wurde, als Rache für das Stipendium, das ihm das Medizinstudium ermöglichte, in der Serie Norther Exposure. Es war Morrows erste Hauptrolle; bis dahin hatte er nicht viel mehr getan als eine Episode der Fernsehserie Fame and one Spenser: Zu vermieten. Er war sogar nicht einmal als Statist in einem Sketch von Saturday Night Live erwähnt worden, da er nicht ahnte, dass er 12 Jahre später wieder auf die gleiche Bühne zurückkehren würde, um die Show selbst zu moderieren. Es war Northern Exposure, das ihn zum Star machte. Für seine Rolle als Joel Fleishman in Northern Exposure erhielt Rob Morrow drei Golden Globe und zwei Emmy-Nominierungen.
Gegen Ende der Laufzeit der Serie winkte Hollywood, und Morrow bekam die Hauptrolle in dem Robert Redford-Film „Quiz Show“. Noch bevor die letzte Staffel vorbei war, war er verschwunden, entschlossen, seinen Ruhm in eine Filmkarriere umzusetzen. Er trat zwar in einigen Filmen auf, doch im Fernsehen hatte er weiterhin größeren Erfolg. Er spielte fünf Jahre lang die Hauptrolle in der Serie Numb3rs, tauchte in der Serie Entourage wieder auf und machte sich als Regisseur einen Namen. Er gehörte zur Ensemblebesetzung der Miniserie Texas Rising und drehte einen Gastauftritt in Comedy Central's Inside Amy Schumer. In der zehnten und letzten Staffel der Serie Hawai Five-0 hatte er einen längeren Handlungsbogen.
Morrow arbeitet in der Leitung des „Project ALS“, einer Organisation, die sich um Menschen kümmert, die an der Erkrankung des zentralen Nervensystems leiden