
Laureato al MIT in due lauree di primo livello: un BS, una in ingegneria elettronica e l'altra in business alla Sloan School of Management del MIT. Ha conseguito un Master of Science in informatica, sempre al MIT, nel 1970. Ha conseguito un PhD alla Harvard University nel 1973 con una tesi sul packet switching.
Lavorava per la Xerox PARC nel 1973 quando inventò Ethernet, uno standard per connettere insieme computer a brevi distanze. Nel 1979 Metcalfe lasciò il PARC e fondò 3Com, un'azienda produttrice di equipaggiamenti LAN.
Nel 1980 ricevette il Grace Murray Hopper Award dall'Association for Computing Machinery per il suo lavoro di sviluppo sulle LAN e principalmente su Ethernet.
Nel 1990 lascia 3Com e inizia a scrivere per molte riviste scientifiche come Computerworld, Communications Week, Digital Media, Network Computing, Technology review. Attualmente scrive soprattutto per Infoworld.
Nel dicembre 1995 è stato protagonista di una curiosa gaffe: in un suo articolo per la rivista Infoworld affermò con fierezza "Internet... ben presto esploderà in modo spettacolare, come una supernova, e nel 1996 collasserà catastroficamente" Metcalfe era così sicuro della propria previsione che promise di "rimangiarsi le proprie parole" se essa non si fosse avverata. Ebbene, il 10 aprile 1997, alla Sixth International World Wide Web Conference (WWW6), tramite un frullatore ridusse pubblicamente in poltiglia il proprio articolo e se lo mangiò tra lo stupore e il divertimento della platea.
Nello stesso anno ha ricevuto due lauree honoris causa. Una alla DePaul University e l'altra alla University of Maine.
Nel 2003, Metcalfe è stato premiato con la National Medal of Technology and Innovation.