En , il fait partie d'une sélection de joueurs cubains qui visite les États-Unis et le Canada pour affronter dans 19 matchs amicaux des clubs de la Ligue Can-Am[3].
Le , il signe un contrat pour 6 ans à 50 millions de dollars avec une option pour 2027 et 2028[8]. Il fait ses débuts en ligue majeure le face aux Twins de Minnesota, au cours duquel il obtient deux coups sûrs en quatre passages au bâton[9]. Le , Luis Robert frappe son premier circuit. En , il gagne le prix de recrue du mois ayant frappé ,298/,356/,660, avec sept doubles, neuf circuits, 20 points produits et trois buts volés en 26 matchs. Il termine la saison régulière avec une moyenne au bâton de ,233, 11 circuits et 31 points produits. Il remporte le gant doré et termine deuxième au vote de recrue de l'année derrière Kyle Lewis des Mariners de Seattle.
2021-2022
Le , il est placé sur la liste des blessées et ne rejoue pas jusqu'au [10]. Il termine la saison 2021 avec une moyenne au bâton de ,338 avec 13 circuits et 43 points produits en 68 matchs joués.
Luis Robert termine la saison 2022 avec une moyenne au bâton de ,284 avec 12 circuits et 56 points produits en 98 matchs joués.
2023
En 2023, Luis Robert Jr. est sélectionné pour la première fois au Match des étoiles et pour le Home Run Derby où il est éliminé au second tour par Randy Arozarena. Il termine la saison avec 38 circuits, 20 bases volés et 90 points produits.
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