Роман Мадянов родился 22 июля 1962 года в городе Дедовске Московской области. Отец Сергей Вениаминович работал телевизионным редактором и часто брал своих сыновей, Романа и его старшего брата Вадима, на работу. Так братья познакомились с внутренней «кухней» кино и телевидения и впоследствии стали актёрами. На телевидении Романа и Вадима заметили ассистенты режиссёров и стали приглашать их на съёмки фильмов. Дебют братьев Мадяновых в кино состоялся в 1972 году. Они сыграли эпизодические роли в телефильме «Перевод с английского» режиссёра Инессы Селезнёвой. Затем в 1973 году Роман снялся в главной роли Гекльберри Финна в картине Георгия Данелии «Совсем пропащий» (по мотивам романа Марка Твена). После этой роли юного актёра стали звать в другие проекты: Роман снялся в кинолентах «Анискин и Фантомас», «Весенние перевёртыши» и «Всё дело в брате», «Додумался, поздравляю!», «Кадкина всякий знает», «След на земле», «Длинное, длинное лето». В тот период Мадянову повезло работать на площадке со многими знаменитыми актёрами: Евгением Леоновым, Владимиром Заманским, Михаилом Глузским, Виктором Павловым, Натальей Гундаревой, Георгием Бурковым, Людмилой Зайцевой и другими. В период съёмок Роман часто находился в других городах, где снимали новый фильм, из-за чего пропускал занятия в школе. У юного актёра стали появляться проблемы с учёбой. Иногда его отводили в местную школу или отправляли на частные уроки, а по возвращении в родной Дедовск Роману приходилось навёрстывать пропущенный материал. Роман Мадянов активно снимался до 1978 года. После окончания школы Роман твёрдо решил поступать в ГИТИС. На тот момент у него уже был достаточный опыт съёмок в кинопроектах, но, несмотря на это, Роман не смог поступить в вуз с первой попытки. Со второго раза Мадянов поступил в театральный, но руководство института взяло с него расписку о том, что во время учёбы Роман не будет сниматься в кино. В ГИТИСе всегда больше приветствовалась работа в театре, чем в кинематографе. Ещё студентом Роман Мадянов начал играть в Московском театре имени Маяковского. По окончании ГИТИСа был призван в ряды Советской Армии, служил в войсках ракетно-космической обороны. В 1987 году после службы в армии Мадянов вернулся в театр, в штате которого состоял около двадцати лет, сыграв около тридцати ролей. В 1989 году состоялось возвращение актёра в кино (в фильме Леонида Гайдая «Частный детектив, или Операция «Кооперация»). С тех пор он много снимается в кинофильмах и телесериалах. В 1990-е годы, когда работы было немного, Роман Мадянов не отказывался от эпизодических ролей, а также снимался в рекламных роликах. Актёр участвовал в съёмках киножурнала «Ералаш». В 2000-х начал сниматься в телесериалах. Озвучивал героев мультипликационных сериалов: «Удивительное приключение Хомы» – Енот/Лось (2005), «Приключение «Котобоя» – Котаускас (2013). Сценическое амплуа Романа Мадянова – характерный актёр. Яркие роли в его исполнении надолго запоминаются зрителям. Актёр часто играет отрицательных персонажей, хотя сам Роман Сергеевич добросердечный человек. Мадянову одинаково хорошо удаётся сыграть и комедийные, и драматические роли. Актёр регулярно выступает в роли военных, полицейских, депутатов, чиновников, бизнесменов и других колоритных и властных персонажей. Роман Мадянов – лауреат двух премий «Золотой орёл»: за лучшую мужскую роль в драме «12» (Присяжный № 12) и лучшую роль второго плана в фильме «Левиафан» (мэр города Вадим Шелевят). Массовому зрителю Мадянов известен как амбициозный подполковник Виктор Колобков из телесериала «Солдаты». Из последних фильмов, где снимался Мадянов – «Одесский пароход», «Француз» (2019), «Подольские курсанты», «Угрюм-река», «Зулейха закрывает глаза» (2020), «Совершенно летние», «Флэшмоб», «Бессмертные» (2021), «Идентификация», «Мой папа – вождь», «Запасный выход» (2022). В настоящее время проходят съёмки сказки «По щучьему велению» Александра Войтинского, в которой Роман Сергеевич играет царя. В свободное время Роман Мадянов увлекается рыбалкой и обустройством дачи.