Robert Montagne, après des études chez les Jésuites, choisit en 1911 de suivre une carrière militaire et d’entrer à l’Ecole navale. Officier de marine versé dans l’aéronavale pendant la guerre de 1914-1918, il est nommé en 1919 lieutenant de vaisseau et envoyé l’année suivante au centre d’aviation maritime de Kenitra. Il y apprend l’arabe et le berbère et obtient le brevet d’interprète pour ces deux langues. Remarqué par le Général Lyautey, il suit les formations destinées aux officiers des Affaires indigènes, puis est rattaché en 1921 à la Résidence Générale. Il est chargé de mission auprès des tribus du Rif, sur lesquels il commence des études ethnographiques, tout en dressant des cartes topographiques et en participant à la « pacification ». Avec son frère, il conduit la négociation aboutissant à la reddition d’Abd el-Krim les 25-27 mai 1926. De 1924 à 1930, il est nommé maître de conférences à l’Institut des Hautes Etudes marocaines à Rabat. Il poursuit ses enquêtes sur les tribus du Sous et ses analyses de la société rurale marocaine et publie ses études dans « La Revue d’études islamiques » et « Hespéris ». Capitaine de frégate de réserve à partir de 1929, en 1930, il soutient à Paris sa thèse principale « Les Berbères et le Makhzen dans le sud du Maroc, essai sur la transformation politique des Berbères sédentaires (groupe chleuh) » et sa thèse complémentaire « Un magasin collectif de l'Anti-Atlas, l'Agadir des Ikounka », qui seront suivies en 1931 de « La vie sociale et politique des Berbères ». Entre 1929-1930, il part également en mission d’études au Moyen-Orient, puis en octobre 1930, est nommé directeur de l’Institut français d’études arabes de Damas. En 1936, il fonde le Centre des hautes études d’administration musulmane (CHEAM). Il participe aux revues « L’Afrique et l’Asie » et « Politique étrangère ». De 1936 à 1939, il est membre du Haut Comité méditerranéen avec l’historien Charles-André Julien et ainsi associé à la politique de réformes visant à affermir la présence française dans son empire où commencent à se manifester des velléités indépendantistes.

En 1939, il est affecté à la section politique de l’Etat-major du général Noguès, commandant du théâtre des opérations françaises en Afrique du Nord, et dès 1942, rejoint le gouvernement provisoire à Alger en 1942, où il est nommé commandant du théâtre des opérations militaires en Afrique du Nord, puis devient en 1944 adjoint du général Catroux, directeur du service ministériel des Affaires musulmanes. Sur proposition de l’historien Lucien Febvre, Robert Montagne est élu au Collège de France en 1948 et occupe la chaire « Histoire de l’expansion de l’Occident », tout en restant directeur du CHEAM. Il poursuit ses travaux de terrain en Afrique du Nord, dirige des enquêtes collectives en mettant l’accent sur les milieux défavorisés et des problèmes d’actualité comme les travailleurs kabyles en France ou la « Naissance du prolétariat marocain » (1951).