Assistant opérateur de 1970 à 1973, Romain Goupil devient assistant réalisateur pour Chantal Akerman, Roman Polanski ou encore Jean-Luc Godard (notamment pour Sauve qui peut (la vie). Après plusieurs courts, il se lance dans le long métrage en 1982.

Lui qui a longtemps milité dans la Ligue communiste, consacre Mourir a trente ans à l'amitié pendant les années activistes. Le film lui vaut la Caméra d'or à Cannes et le César de la meilleure première œuvre. En 1989, il réalise Maman avec Anémone et A mort la mort! qui traite de la génération Sida. Avec Une pure coïncidence, documentaire présenté à la Quinzaine des réalisateurs, il renoue avec les films activistes tournés en DV.

Parallèlement à sa carrière de réalisateur, Romain Goupil est également acteur. Il apparaît notamment dans Vénus beauté (institut), A ma soeur ! ou La Bande du drugstore. Des apparitions amicales chez des cinéastes amis qui se révèlent être une forme d'investissement qui lui convient, à tel point que ses apparitions, devant plutôt que derrière la caméra, s'enchaînent. Que ce soit pour un documentaire sur le célèbre directeur de la Cinémathéque époque Nouvelle Vague ( Le Fantôme d'Henri Langlois en 2005 ), des vacances de Noël version Desplechin (Un conte de Noël en 2008 ) ou même une série Canal + avec Rien dans les poches.

L'année 2010 est celle du retour à la réalisation pour le cinéaste engagé. Il livre avec Les Mains en l'air un film militant sur un sujet d'actualité: l'expulsion des enfants sans-papiers des écoles.