Roberta Ramponi è Professore ordinario di Fisica Sperimentale al Politecnico di Milano, dove ha presieduto il Consiglio di Corso di Studi di Ingegneria Fisica dal 2007 al 2012. Fra la fine del 2013 e l’inizio del 2022 ha diretto l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche.

È stata presidente della European Optical Society (2006-2008) e della International Commission for Optics (2017-2021) di cui è attualmente past-president. Dal 2010 è membro del Board degli Stakeholders e della Giunta esecutiva allargata della Piattafroma Tecnologica Europea e Partenariato Pubblico Privato Photonics21. Presiede la corrispondente Piattaforma Tecnologica Nazionale, AEIT-CORIFI (Coordinamento Ricerca e Innovazione Fotonica Italia). Dal 2014 è membro del Comitato Scientifico della Fondazione Bruno Kessler di Trento. Dal 2022 è presidente del Comitato Tecnico-Scientifico di Area Science Park, Trieste.

La sua attività di ricerca, testimoniata da un ampia produzione scientifica (https://scholar.google.com/citations?user=rrbq7ggAAAAJ&hl=it&oi=ao), si è rivolta a diversi argomenti nei settori dell'elettronica quantistica, dell'optoelettronica, dell'ottica quantistica e della fotonica. Durante i primi anni ha lavorato allo sviluppo di strumentazione laser per biomedicina, principalmente per applicazioni diagnostiche; in seguito la sua attività di ricerca si è focalizzata sull'ottica non lineare, sull'ottica integrata e relative applicazioni. In particolare ha sviluppato tecniche innovative per la fabbricazione di guide d'onda in cristalli non lineari e in vetri attivi e passivi e per la caratterizzazione di tali guide; inoltre si è occupata della progettazione e realizzazione di dispositivi tutto-ottici per applicazioni alla sensoristica e alle comunicazioni ottiche. Più recentemente si è occupata della progettazione e realizzazione di dispositivi integrati micro-optofluidici mediante scrittura diretta con impulsi laser a femtosecondi per quanto riguarda la fabbricazione delle guide d'onda e della stessa tecnica seguita da etching chimico per i microcanali. Attualmente si sta inoltre occupando della progettazione e realizzazione mediante scrittura diretta a femtosecondi di chip ottici integrati per applicazioni all'ottica e informazione quantistica.

Nel 2020 è stata insignita dell’OSA (oggi OPTICA) Robert E. Hopkins Leadership Award ed è Fellow di OPTICA e della European Optical Society.