Whitfield wurde in der ersten Runde (insgesamt acht) des NFL Draft 1992 von den Atlanta Falcons gedraftet. Er spielte von 1992 bis 2003 für die Falcons, bevor er vom Team entlassen wurde. In der Saison 2004 spielte er dann für die Jacksonville Jaguars. Whitfield, der 1999 in die Pro Bowl gewählt wurde, war ein fester Bestandteil der Offensive Line der Falcons, die die reguläre Saison mit 14:2 abschlossen. Das Team schlug die Minnesota Vikings im NFC Championship Game und zog in die Super Bowl XXXIII ein. Whitfield besuchte die Stanford University, wo er in seiner Junior-Saison zum All-America-Athleten gekürt wurde. Obwohl er vorzeitig aus dem Draft ausschied, kehrte Bob Whitfield an die Universität zurück und schloss 2012 mit einem Bachelor of Arts in Wirtschaftswissenschaften ab. Er wurde 2012 in die Stanford Sports Hall of Fame aufgenommen.

Whitfield begann für die New York Giants als linker Tackle in der Saison 2006 und sprang ein, nachdem der Stammspieler Luke Petitgout verletzt ausfiel. In seiner Zeit als Starter verlor er zweimal die Fassung und zog sich kostspielige persönliche Fouls zu, zweimal bei Kopfstößen an entscheidenden Stellen gegen die Dallas Cowboys und später in Woche 16 bei der Niederlage gegen die New Orleans Saints. Diese Aktionen führten dazu, dass er von vielen Giant-Fans und lokalen Kolumnisten den Spitznamen „Headbutt Bob“ erhielt. Aufgrund dieser Aktionen und des allgemein inkonsistenten Spiels wurde Whitfield für das letzte Spiel der Saison gegen die Washington Redskins und das anschließende Playoff-Spiel gegen die Philadelphia Eagles auf die Bank gesetzt.

Am 12. Februar 2007 gab er im Sirius NFL Radio seinen Rücktritt bekannt.