V roku 1987 získal magisterský titul MSc v odbore veda o ľudskom pohybe. Titul doktor medicíny dokončil Rob Pieters na Free University of Amsterdam a v roku 1991 získal titul PhD, pričom vo svojej dizertačnej práci sa venoval štúdiu molekulárnych mechanizmov rezistencie leukemických buniek k chemoterapeutikám. Po ukončení odbornej prípravy v odbore pediatria v roku 1995 získal od Holandskej onkologickej spoločnosti klinické štipendium v oblasti detskej onkológie. Bol vedúcim oddelenia detskej onkológie/hematológie v detskej nemocnici Erasmus MC-Sophia v Rotterdame a v rokoch 2000 - 2017 bol profesorom detskej onkológie na Erasmus University Rotterdam. Od roku 2017 pôsobil ako profesor detskej onkológie na Utrechtskej univerzite.

Rob Pieters je iniciátorom a jedným zo zakladateľov Centra Princeznej Máximy pre liečbu detských onkologických pacientov. Toto národné centrum spojilo odborné poznatky zo všetkých predošlých detských onkologických centier v Holandsku, čím vzniklo  najväčšie centrum v Európe pre liečbu a výskum nádorových ochorení u detí.

Výskum Roba Pietersa sa zameriava na vývoj personalizovanej liečby akútnej lymfoblastickej leukémie u detí. Predsedá a/alebo je členom mnohých rád a medzinárodných študijných skupín venujúcich sa nádorovým ochoreniam u detí a je členom poradných rád medzinárodných inštitútov a organizácií v oblasti rakoviny. V roku 2018 dostal kráľovské rytierske vyznamenanie ako dôstojník rádu Oranje Nassau za zásluhy v oblasti výskumov detskej rakoviny. Rob Pieters publikoval viac ako 600 knižných kapitol a štúdií v recenzovaných časopisoch, viedol viac ako 50 doktorandov a je častým prednášateľom na medzinárodných kongresoch.