Era il quarto figlio, il terzo e più giovane tra i maschi, di Benito Mussolini e Rachele Guidi; mai s'interessò di politica, è stato bensì pianista jazz, pittore, produttore cinematografico e poeta. Nonostante il regime la censurasse perché espressione di culture straniere, conobbe la musica jazz durante gli anni trenta, ed iniziò a suonare il pianoforte da autodidatta, talvolta per accompagnare il padre, violinista dilettante. Dopo la guerra, cercando di superare impegnative difficoltà economiche e relazionali (che lo indussero ad esibirsi, ma anche a cercare lavori saltuari, sotto falso nome), si unì al quintetto di Ugo Calise, che si esibiva nella zona di Napoli, mandato al confino nel 1945 insieme a Donna Rachele ed alla sorella Anna Maria; poi cominciò a suonare insieme a Lino Patruno e Carlo Loffredo, coi quali avrebbe in seguito consolidato il legame professionale. Negli anni cinquanta, convinto dai suoi amici a non usare più pseudonimi (uno di questi era Romano Full), si esibì con il suo gruppo: Romano Mussolini All Stars; nel 1958 incise un album insieme alla cantante Lilian Terry ed al trombettista Nunzio Rotondo, disco a cui collaborano alcuni tra i più noti musicisti jazz italiani dell'epoca. Con l'uscita del disco Jazz a Studio 7 (eletto miglior disco dell'anno per il 1963) incontrò finalmente l'attenzione favorevole della critica. Il passaggio gli consentì di esibirsi anche all'estero e di suonare insieme a grandi nomi come, fra i tanti, Chet Baker, Lionel Hampton, Dizzy Gillespie, Tony Scott. Sempre negli anni sessanta e settanta, si distinse nella composizione ed esecuzione di colonne sonore di film. Nel 1965 realizzò la colonna sonora per La ragazzola . Negli anni seguenti, in coppia col maestro Roberto Pregadio, compose quelli che furono i suoi capolavori di sperimentazione sonora per film: Kriminal (1966) e Satanik (1968. Seguirono le musiche per Tous les chemins mènent à l'homme  (1976) e l'ultima, per Alibi perfetto,  nel 1992. Il suo ultimo gruppo si chiamava Romano Mussolini Ensemble . Fu inoltre un pittore; i suoi soggetti preferiti erano soprattutto i pagliacci, i paesaggi della laguna di Venezia e suo padre Benito Mussolini. A proposito dei suoi quadri, amava ripetere "Non trasmettono nessun messaggio particolare o nascosto, a me importa che siano solo belli alla vista". Negli ultimi anni della sua vita Mussolini interruppe il lungo e rigoroso silenzio sui temi riguardanti il padre, con particolare attenzione per aspetti privati della famiglia, pubblicando il libro Il Duce, mio padre (2004); i riferimenti storici contenuti nel testo sono stati generalmente accolti con una certa prudenza, principalmente per quanto attiene ai giudizi espressi. Fu inoltre il fondatore del museo 'Villa Carpena', a Predappio, nella ex residenza della famiglia Mussolini. Fu sposato con Maria Scicolone, sorella di Sophia Loren, dalla quale ebbe le figlie Alessandra (deputato nelle file di Alleanza Nazionale e del Popolo delle Libertà) ed Elisabetta (notaio a Perugia). Dopo il divorzio dalla Scicolone si sposò con l'attrice Carla Maria Puccini, con la quale trascorse trent'anni della sua vita. Da queste seconde nozze nacque una terza figlia, Rachele. Romano Mussolini è sepolto nella cripta di famiglia nel cimitero di San Cassiano a Predappio.