Роман Гургенович Балаян родился 15 апреля 1941 года в азербайджанском селе Нэркин Оратаг в Нагорно-Карабахской автономной области. В 1959-1961 годах играл во вспомогательном составе театра Степанакерта.

В 1961 году он поступил в Ереванский театральный институт на режиссёрский факультет, но, проучившись три года, оставил учёбу. Продолжил обучение в Киевском государственном институте театрального искусства, который окончил в 1969 году. Своим учителем Роман Балаян считал режиссера С. Параджанова.

В 1973 году он поставил свой первый фильм «Эффект Ромашкина». Затем были фильмы «Каштанка» по А. Чехову и «Бирюк» по И. Тургеневу.

В 1986 году Роман Балаян снял фильм «Храни меня, мой талисман», действие которого происходит в Болдине, где моделируется ситуация Пушкина и Дантеса в наше время. В фильме снялась целая плеяда знаменитых актеров: Олег Янковский, Татьяна Друбич, Александр Абдулов, Александр Збруев, Михаил Козаков, Булат Окуджава.

Главный тип балаяновского героя – нелюдимый человек, которого раздирают противоречия, который не может найти своего места в окружающем мире. Он снял немного фильмов, но они неизменно вызывают интерес зрителей и высокую оценку критиков: «Полеты во сне и наяву», «Леди Макбет Мценского уезда», «Две луны, три солнца», «Райские птицы».

В 1987 году Балаян удостоен Государственной премии СССР, фильм «Первая любовь» получил приз Ника-95, а фильм «Ночь светла» – два приза на фестивалях отечественного кино (от редакции «Московского комсомольца» и имени Андрея Тарковского).