Князь Роман Петрович родился в Санкт-Петербурге 17 октября 1896 года, там же прошли и его детские годы. Ещё ребенком отличался слабым здоровьем, у него были больные легкие. Служил князь Роман Петрович в инженерных войсках под руководством своего отца. В Первую мировую войну с октября 1916 года находился на Кавказском фронте при своем дяде Николае Николаевиче. По причине болезни дослужился лишь до младшего офицерского чина.
После революции находился вместе с родителями в крымском имении Дюльбер, принадлежавшем великокняжеской семье. Там Роман Петрович пережил революционные треволнения и покинул Россию вместе с другими Романовыми на британском линейном корабле «Мальборо» в апреле 1919 года. В эмиграции жил во Франции и Италии.
3(16) ноября 1921 года в Антибе женился на графине Прасковье Дмитриевне Шереметевой (1901—1980), внучке известного историка графа Сергея Дмитриевича Шереметева. В браке родилось двое сыновей:
Роман Петрович, как и вся ветвь Николаевичей, отказался признать Кирилла Владимировича, отрицательно относился и к притязаниям Владимира Кирилловича, в 1969 году князь, вместе со всеми живущими представителями Дома Романовых, официально выступил против его решений.
Так как из-за противоречий князь Роман Петрович не испрашивал разрешения на брак с графиней Прасковьей Дмитриевной Шереметьевой, то брак не признается ветвью Кирилловичей.
Перед Второй мировой войной князь Роман Петрович переехал в Италию, где жил все оставшиеся годы. Скончался Роман Петрович 23 октября 1978 года в Риме, похоронен на кладбище Монте Тестаччо в Риме. Княгиня Прасковья Дмитриевна умерла в 1980 году.