Né d'un père architecte et d'une mère coloriste et danseuse, Romain Duris étudie les Arts appliqués, notamment à l'école Duperré de 1993 à janvier 1995 mais abandonne pour se tourner vers la musique.
Il crée un groupe de jazz-funk-rap puis l'abandonne aussi. C'est un peu par hasard qu'il se tourne vers le métier d'acteur. Découvert à la sortie des cours par le directeur de casting de Cédric Klapisch, il ne voulait pas devenir acteur. En 1995, il apparaît dans le clip de Princesse Erika, Faut qu'j'travaille, dans lequel il joue le rôle d'un jeune délinquant braquant des stations-service.