Bobby Hatfield war zunächst in einer Gruppe aus Anaheim namens The Variations. 1962 schloss sich Hatfield mit Medley zusammen, der in einer Gruppe namens Paramours war, und gründete eine fünfköpfige Gruppe mit dem gleichen Namen Paramours. Sie traten zunächst in einem Club namens John’s Black Derby in Santa Ana auf. Später traten sie als Duo auf und nannten ihre Gesangsnummer The Righteous Brothers. Ihnen wurde oft gesagt, dass sie wie afroamerikanische Gospelsänger klängen und sie wählten den Namen, nachdem schwarze Marines von ihrem Gesang bemerkten, „das ist rechtschaffen, Brüder“ und sie „rechtschaffene Brüder“ nannten. Ihre erste Chart-Single als die Righteous Brothers war „Little Latin Lupe Lu“, die unter dem Label Moonglow Records veröffentlicht wurde, und sie traten regelmäßig in der Fernsehshow Shindig! Hatfield nahm auch als Solokünstler mit Moonglow auf und veröffentlichte eine unbekannte Single, „Hot Tamales“ / „I Need a Girl“.
Im Jahr 1964 traten sie in einer Show im Cow Palace bei San Francisco auf und trafen den Musikproduzenten Phil Spector, dessen Gruppe The Ronettes ebenfalls in der Show auftrat. Spector war beeindruckt und nahm sie bei seinem eigenen Label Philles Records unter Vertrag. Ihre erste Nr. 1 war „You’ve Lost That Lovin‘ Feelin'“, produziert von Phil Spector im Jahr 1964. Zu den folgenden Hits gehörte „Unchained Melody“, das eigentlich ein Soloauftritt von Hatfield war. Nach dem Erfolg von „Unchained Melody“ begann Spector dann, mit den Righteous Brothers ältere Standards aufzunehmen, wie z.B. „Ebb Tide“, das Hatfield auch solo vortrug, und das die Top 5 erreichte. Sowohl „Unchained Melody“ als auch „Ebb Tide“ waren Songs, die er mit seiner ersten Gruppe, den Variations, aufgeführt hatte. Zwei weitere der letzten Songs, die das Duo mit Philles Records aufnahm, „The White Cliffs of Dover“ und „For Sentimental Reasons“, wurden von Hatfield solo vorgetragen.
Im Jahr 1966 verließen die Righteous Brothers Spector und unterschrieben bei Verve/MGM Records und hatten einen Hit mit „(You’re My) Soul and Inspiration“. Das Duo löste sich jedoch 1968 auf, und Hatfield tat sich mit dem Sänger Jimmy Walker (von The Knickerbockers) zusammen, der den Namen Righteous Brothers auf dem MGM-Label verwendete. Die neue Partnerschaft brachte ein Album heraus, hatte aber keinen großen Erfolg. Hatfield nahm eine Reihe von Singles als Solokünstler auf, wie das selbst geschriebene „Hang Ups“ und Covers älterer Songs, aber „Only You“ war seine einzige Single in den Charts und erreichte Platz 95. 1969 trat Hatfield auch in dem TV-Film The Ballad of Andy Crocker auf. 1971 veröffentlichte er ein Soloalbum, Messin‘ in Muscle Shoals, das im August 1970 in den FAME Studios in Muscle Shoals aufgenommen wurde. Allerdings war MGM in finanziellen Schwierigkeiten, eine geplante Single „The Promised Land“/“Woman You Got No Soul“ wurde nicht veröffentlicht, und mit wenig Promotion blieb das Album weitgehend unbeachtet.
Hatfield und Medley kamen 1974 wieder zusammen und hatten einen weiteren Hit, die Nr. 3 „Rock and Roll Heaven“. Es folgte eine Pause zwischen 1976 und 1981, als Medley sich nach dem Tod seiner Ex-Frau aus der Musik zurückzog, aber sie kamen 1981 für ein Jubiläums-Special bei American Bandstand wieder zusammen, um eine aktualisierte Version von „Rock and Roll Heaven“ aufzuführen. Nach dem Erfolg des Films Ghost von 1990, in dem „Unchained Melody“ verwendet wurde, nahm Hatfield „Unchained Melody“ erneut auf. Hatfield bemerkte gegenüber Freunden, dass er seit der Originalaufnahme keine der hohen Töne in seinem Tenorbereich verloren, sondern sogar einen Ton gewonnen hatte. Das Duo tourte dann ausgiebig durch die gesamten 1990er und frühen 2000er Jahre. Die Righteous Brothers wurden im März 2003 von Billy Joel in die Rock and Roll Hall of Fame aufgenommen.