1924年11月22日，出生于四川忠县（今属重庆市）。抗日战争时期，在成都建国中学读书，师从马识途。1944年初，得到在联大念书的马识途的帮助，离开了家庭到昆明西南联大附中读书，并与许多革命青年、共产党员交上了朋友。1945年7月，由马识途介绍加入中共地下党的外围组织“民青社”，并在“一二·一”学生运动中，担任西南联大附中壁报联合会主席。

红岩1946年，和马识途一道到成都。1947年，前往重庆西南学院读书；6月，参加了中共外围组织“六·一社”，在重庆“反内战”学运高潮中，担任西南学院系联合会主席，后因受到敌特注意，组织上要求罗广斌撤离西南学院，前往盘溪民建中学教书，并负责印刷地下刊《反攻》。

1948年初，被组织上派往川东秀山中学，以教书为掩护，开辟酉秀黔彭武装斗争据点；3月1日，由中共重庆地下学运领导人江竹筠、刘国志介绍入党，候补期为九个月；7月，组织上要求罗广斌去成都和家庭恢复关系，以便对他担任国民党兵团司令的长兄罗广文进行统战工作；8月底，回到家中，但由于叛徒的出卖，于9月10日在家中被捕，被捕后，敌特头子亲自审讯，并动员他父亲出面劝降，罗广斌坚决不从。

罗广斌被捕后，先后被关押在重庆渣滓洞、白公馆。在渣滓洞，他积极参加了狱中战友为庆祝解放战争胜利而筹办举办春节联欢的一系列活动。1949年2月，转囚白公馆后，他参加了发行《挺进报》白公馆版的一系列秘密斗争，得到了许多同志和其他难友的佩服和信任；7月，特务头子又安排他父亲和他晤面，声称只要他不参加政治活动，即可释放，但罗广斌依旧不从。

中华人民共和国成立后，罗广斌用自己的红色被面，和陈然等秘密制作了一面五星红旗，准备迎接胜利，这时白公馆集中营对狱中的政治犯开始进行大屠杀。1949年11月27日，特务屠杀到半夜，白公馆只剩下19名难友，罗广斌争取了看守杨钦典打开牢门，并组织了连他在内的白公馆19名难友的越狱脱险。

罗广斌（右三）1949年11月30日，重庆解放，罗广斌顾不得休整，忍着巨大悲痛，为了完成难友们嘱托，他白天在“脱险同志联络处”接待从监狱脱险的同志，并参加筹备杨虎城将军和“11·27”殉难烈士追悼会的工作，晚上就趴在床上奋笔疾书，追记整理同志们在狱中的讨论和总结；12月25日，他向中共重庆市委递交了两万多字的《重庆党组织破坏经过和狱中情形的报告》；同年年底，参加了“重庆市各界追悼杨虎城将军暨被难烈士筹备委员会”，出版了《美蒋特务重庆大屠杀之血录》一书，随后，被分配到团市委工作，并任统战部长。

1950年7月1日，开始在重庆《大众文艺》上与刘德彬、杨益言合著发表报告文学《圣洁的血花》。1958年，下放到长寿湖农场工作，先后任农场党委委员、渔场场长，农场代理场长；同年，在《红旗飘飘》上发表与刘德彬、杨益言合著革命回忆录《在烈火中永生》，并于1959年2月出版。

1959年1月开始，与杨益言合作，在回忆录《在烈火中永生》的基础上，创作了长篇小说《红岩》，描写了全国解放前夜，白区共产党员用热血和生命同反动统治者进行最后的拼杀故事，并塑造了许云峰、江姐等一批性格鲜明的革命志士的形象，于1961年出版。1963年，回重庆任重庆市文联创作员；同年，加入中国作家协会。

“文化大革命”期间，小说《红岩》遭受大量批判，罗广斌遭受迫害。1966年7月中旬，《红岩》被批判为“修正主义作品”；7月22日，派驻文联领导革命运动的市委工作组动员罗广斌、刘德彬、杨益言，交出他们近四年来为《红岩》续篇搜集的资料由市委工作组代管；8月3日，重庆市委在一天内连发三份《对罗广斌被捕的几个问题开展调查的报告》，十分明确地给罗广斌扣上了叛徒的帽子，并指责《红岩》是“文艺黑线的正出产品”。

1967年1月31日，造反组织“革联会”张贴大字报，声称罗广斌的“历史有问题”、罗广斌“是周扬黑线上的人物”、是“山城头号政治大扒手”；2月2日，重庆红卫兵革命造反司令部正式发出通令，就地抓捕罗广斌；2月5日，重庆建筑工程学院815派的红卫兵秉承司令部的命令，将罗广斌从市文联的家中绑架，囚禁在位于马家堡附近的中国人民解放军后勤工程学院的一栋小楼上；2月10日，在关押地坠楼身亡，终年43岁，坠楼原因至今未知。

1976年，粉碎“四人帮”后，获得正式平反。2019年9月23日，长篇小说《红岩》入选“新中国70年70部长篇小说典藏”。