Né en Espagne de parents brésiliens d'origine libanaise, il commence la monoplace en 2007 dans le championnat d'Italie de Formule Renault, qu'il conclut à une prometteuse quatrième place, avec une victoire. En revanche, il ne se classe que 18e dans le championnat Eurocup. L'année suivante, il grimpe d'un échelon en participant au championnat occidental de Formule Renault, qu'il termine à la deuxième place, derrière Daniel Ricciardo. Il remporte deux victoires en Eurocup et se classe quatrième.

En 2009, il est engagé par Manor Motorsport pour participer au championnat d'Europe de Formule 3, qu'il termine à la septième place, sans aucune victoire. L'année suivante, chez Mücke Motorsport, l'Espagnol gagne enfin à Hockenheim, mais ne termine que cinquième au championnat. Il participe également à la première saison de GP3, où trois podiums lui permettent de terminer sixième du championnat. En 2011, passé chez Prema, il confirme enfin en remportant un total de onze victoires et le titre.

En 2012, il quitte la monoplace et rejoint le DTM chez Persson-Mercedes. Cette année-là, il réalise une saison très décevante, ne devançant que sa coéquipière, Susie Wolff, et se classant avant-dernier du championnat sans marquer le moindre point. En 2013, il rejoint HWA-Mercedes et marque ses premiers points dès la première course de la saison. Il monte même sur le podium lors de la dernière course. Cependant, ces performances sont jugées insuffisantes, notamment par rapport à ses coéquipiers, et Roberto est contraint de quitter le DTM à la fin de l'année.

En 2014, il fait son retour en monoplace dans le championnat de Formule Renault 3.5, au sein de l'écurie Zeta Corse. A la surprise générale, il se distingue dans cette petite écurie, remportant trois victoires et inquiétant même Carlos Sainz Jr. pour le titre jusqu'à la fin de l'été ! Il est alors engagé par l'écurie Caterham F1 Team en tant que pilote d'essais et participe à la séance d'essais libres du vendredi matin lors de trois Grands Prix. Il aurait pu décrocher un poste de titulaire, mais la FIA a refusé de lui accorder la super-licence obligatoire pour prendre le départ d'un Grand Prix. Il termine finalement troisième du championnat de FR 3.5, après deux abandons lors de la dernière manche.

En F1 avec Marussia

Engagé pour une deuxième année par l'équipe Pons Racing dans le championnat de Formule Renault 3.5, Roberto voit cependant les portes de la Formule 1 se rouvrir devant lui lorsque l'équipe Manor-Marussia renaît de ses cendres quelques jours avant le Grand Prix d'Australie. Malheureusement, la voiture n'est pas prête à temps et ni lui ni son coéquipier Will Stevens ne peuvent prendre le départ. Lors de la course suivante, en Malaisie, il peut enfin prendre le départ et se rendre compte que le châssis, qui n'est qu'une évolution de celui utilisé en 2014, est très loin du reste du peloton ! Stevens et lui ne peuvent ainsi se contenter que des dernières places de chaque course, la fiabilité étant la seule qualité de la MR03B. Sa deuxième partie de saison se déroule dans l'anonymat le plus complet, même s'il franchit la ligne d'arrivée douze fois sur treize. En effet, il est remplacé par Alexander Rossi, parvenu à récolter un petit budget pour la fin de saison. Il participe néanmoins aux Grands Prix de Sotchi et d'Abu Dhabi, car Rossi termine en parallèle sa saison en GP2. Au final, l'Espagnol décroche une dix-neuvième place au classement, grâce à sa douzième place en Grande-Bretagne.

Parallèlement, l'Espagnol évolue toujours en FR 3.5, mais l'écurie Pons est loin d'être compétitive et il lui est difficile de retrouver son niveau de l'année précédente. Sur le Red Bull Ring, en Autriche, il se rend même coupable d'une manœuvre extrêmement dangereuse : après la fin de la première course, il ralentit près de son emplacement de départ pour la seconde afin d'y déposer de la gomme. Arrivent alors Nicholas Latifi et Tom Dillmann, qui se disputaient la quatrième place. Le premier est surpris par la manœuvre de Roberto, ne peut l'éviter et part en tonneaux de façon spectaculaire. Bien que les deux pilotes soient indemnes, Roberto est exclu du meeting. Très critiqué, il abandonne définitivement la Formule 3.5.

L'après-F1

Ne faisant pas partie des plans de Manor pour la saison 2016, ni de ceux d'une autre écurie, il quitte la Formule 1 sans laisser de grande trace de son passage.

Il reste toutefois au sein de l'écurie Manor et réoriente alors sa carrière vers l'endurance, en s'engageant dans le championnat du monde en catégorie LMP2. Il réalise son principal fait d'armes de la saison lors de l'épreuve des 6 Heures de Spa-Francorchamps, en décrochant la troisième place de sa catégorie. En juin, il participe pour la première fois aux 24 Heures du Mans, mais son équipage est contraint à l'abandon durant la nuit.

En 2017, il dispute plusieurs manches du championnat de Formule 2 avec l'écurie Rapax. L'année suivante, il rejoint MP Motorsport et monte à deux reprises sur la troisième marche du podium.

À partir de 2019, il revient en endurance et s'engage dans la série Asian Le Mans Series, ainsi que dans le championnat australien S5000 réservé aux puissantes monoplaces à moteur V8. En 2022, il effectue un bref retour en Formule 2 chez Campos Racing pour remplacer temporairement Ralph Boschung, blessé, et monte à nouveau sur le podium sur le Red Bull Ring, en Autriche.

L'année 2023 marque un tournant important lorsqu'il est recruté par l'écurie Mahindra Racing pour disputer la seconde moitié du championnat du monde de Formule E. Il fait ainsi ses débuts dans la discipline 100 % électrique, disputant les sept dernières manches de la saison. Cependant, cet intérim ne lui permet pas de briller et il poursuit ensuite sa carrière dans le championnat japonais Super GT.