Figlio di Marcella e Giorgio, ucciso dalle forze armate tedesche quando Roberto aveva solo quattro anni, ha studiato presso l’Istituto statale d’arte di Firenze, scegliendo come specializzazione le applicazioni tessili della pittura. Nei primi Anni 70 ha brevettato un procedimento di stampa su pelle e cominciato a creare patchwork di materiali e colori. Hermès e Pierre Cardin si sono interessati ai suoi lavori e nel 1970 ha presentato al Salon du Prêt-à-Porter di Parigi la sua prima collezione col proprio nome. Le sue collezioni – jeans di denim stampato, fatti di intarsi di pelle, broccati e stampe animalier – hanno fatto il giro del mondo, conquistando tutti soprattutto personaggi famosi.
Accanto alla collezione Roberto Cavalli, ha creato i marchi RC Menswear e la linea giovane Just Cavalli, lanciata nel 1998, che include abbigliamento uomo e donna, accessori, occhiali da sole, orologi, profumi, biancheria intima e costumi da bagno. Tra le personalità che sono state sue testimonial vi ricordiamo Rita Ora, Jessica Stam, Eva Riccobono, Laetitia Casta, Natasha Poly, Mariacarla Boscono, Karen Elson, Karolína Kurková e tante altre.