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Da Pisa si trasferisce a Firenze dove è allievo della scuola di Cinema Immagina.
Il suo esordio avviene nel 1994 come attore di fotoromanzi (per le riviste Lancio e Grand Hotel); divide la sua attività professionale tra cinema, televisione e pubblicità (spot e videoclips).
Nel 1996 partecipa al suo primo film: Una donna in fuga, per la regia di Roberto Rocco.
Nel 1998 interpreta il suo primo ruolo da protagonista Mr. Aloisi nel film Femmina, regia di Giuseppe Ferlito, con Monica Guerritore.
Poi partecipa ai film Paparazzi (1998), regia di Neri Parenti, Un tè con Mussolini (1999), regia di Franco Zeffirelli, in cui ha il ruolo di Maurizio, ed è il protagonista di Italian gigolò, diretto da Ninì Grassia. Chiude questo primo periodo con Le sciamane (2000), diretto da Anne Riitta Ciccone, dove interpreta di ruolo di Eugenio.
Nel 2008 ritorna sul grande schermo con il film di Carlo Verdone, dal titolo Grande, grosso e… Verdone. Nello stesso anno, insieme agli attori della Scuola di Cinema Immagina di Firenze, di cui è un ex allievo, gira il mediometraggio La verità negli occhi, diretto da Giuseppe Ferlito che l’aveva già diretto agli inizi della sua carriera.
Nel 2009 è protagonista del film L’ultima estate, regia di Eleonora Giorgi. Infine partecipa al film Oggetti smarriti, per la regia di Giorgio Molteni nel 2011
Tra il 1999 e il 2001 Roberto Farnesi è protagonista, nel ruolo del commissario Sepe, della miniserie tv Turbo, regia di Antonio Bonifacio, in onda in prima serata su Rai 2. Nel 2001 entra nel cast della soap opera CentoVetrine, in cui interpreta il ruolo di Giuliano Corsini. Lasciata la soap, dal 2003 al 2005 interpreta il ruolo del brigadiere Luigi Testa nella serie televisiva Carabinieri, in onda su Canale 5.
Nel 2006 è protagonista, insieme a Kasia Smutniak, della miniserie tv in otto puntate, Questa è la mia terra, diretta da Raffaele Mertes e trasmessa da Canale 5. Nel marzo del 2007 ritorna su Canale 5 come protagonista della miniserie tv in due puntate, Donne sbagliate, regia di Monica Vullo.
Nel 2008 appare su Canale 5 con la miniserie Questa è la mia terra – Vent’anni dopo e su Rai 1 con la miniserie Per una notte d’amore, regia di Vittorio Sindoni.
Nel 2009 partecipa al film tv Al di là del lago, regia di Stefano Reali. poi è protagonista della serie di Rai Uno, Butta la luna 2, regia di Vittorio Sindoni, e di un altro film tv intitolato Non smettere di sognare, regia di Roberto Burchielli, entrambi in onda su Canale 5.
Nell’aprile 2010 ritorna da protagonista insieme a Lola Ponce nel film-tv di Canale5 Colpo di fulmine scritto e diretto da Roberto Malenotti.
Nel 2011 partecipa al seguito del film tv Non smettere di sognare, questa volta sotto forma di serie tv, accanto a Katy Saunders.
Dal 2012 è uno dei protagonisti della fiction di Canale 5 Le tre rose di Eva, interpretando Alessandro Monforte.
Il 29 dicembre 2012 e il 5 gennaio 2013 è stato ospite del programma di Rai 1 Superbrain – Le supermenti, condotto da Paola Perego. A settembre torna su Canale 5 con Le tre rose di Eva 2, contemporaneamente partecipa come concorrente di Ballando con le stelle su Rai 1 con la ballerina Samanta Togni.
