​Entré au CEA en 1959, Robert Aymar a consacré l’essentiel de sa carrière à la recherche fondamentale en physique des plasmas et ses applications à la recherche sur la fusion thermonucléaire contrôlée.

Il a été successivement chef du projet Tore Supra (1977-1988) puis chef du Département de recherche sur la fusion (1988-1990) avant d’être nommé directeur des sciences de la matière (1990-1994). C’est durant ce mandat qu’il a créé, en 1991, le Département d’astrophysique, de physique des particules, de physique nucléaire et d’Instrumentation associée (Dapnia), devenu aujourd’hui l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu).

Il a également dirigé l’organisation Iter entre 1998 et 2003 ainsi que le Cern de 2004 à 2008.

Il a, par ailleurs, siégé dans de nombreux conseils et comités au niveau national et international, notamment auprès de l’Institut Laue Langevin (ILL), de l’Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) et du programme du Tore européen commun (JET).

Il a été fait chevalier de la Légion d’honneur au printemps 2011.

Avec sa disparition, c’est toute une page de l’histoire de la fusion au CEA qui se tourne.​