Роман Кармен с детских лет занимался фотографией, и в сентябре 1923 года в журнале «Огонек» были опубликованы его первые снимки.

В 1932 году окончил операторский факультет Государственного института кинематографии. После окончания обучения начал работать на Центральной студии документальных фильмов.

Кармен много раз снимал документальные фильмы о войне. Известность к нему пришла в связи с его работой в Испании во время гражданской войны (1936-1939 годы). На основе его съемок выпускалась кинохроника об Испанской войне.

Оператор снимал на фронтах Великой Отечественной войны во время сражений под Москвой и под Ленинградом. В феврале 1943 года снимал сдачу фельдмаршала Паулюса под Сталинградом. 9 мая в Берлине снимал подписание акта о безоговорочной капитуляции фашистской Германии.

После Великой Отечественной войны снимал во Вьетнаме и в Южной Америке в 1950-х и 1960-х годах.

Убежденный коммунист, Кармен снимал руководителей международного коммунистического движения и революционных лидеров: Мао Цзэдуна в Китае, Хо Ши Мина во Вьетнаме, Фиделя Кастро на Кубе, Сальвадора Альенде в Чили.

Среди работ Романа Кармена особенно примечательны ленты: «Испания» (1939 год), «Ленинград в борьбе» (1942 год), «Суд народов» (1946 год) о Нюрнбергском процессе, «Повесть о нефтяниках Каспия» (1953 год), «Широка страна моя…» (1958 год) - первый советский панорамный фильм, «Великая отечественная» (1965 год), «Гренада, Гренада, Гренада моя…» (1968 год) и многие другие.

Роман Кармен оказал огромное влияние на развитие хроникального и документального кинематографа нашей страны. 

Режиссер скончался 28 апреля 1978 года в Москве.