Estudià a la Universitat de Colúmbia. Fou designat professor adjunt de la Universitat de Chicago (1923), i professor de biologia de la d’Harvard (1934). Des del 1946 també fou director del Museu d’Anatomia Comparada de Harvard. Fou un dels principals investigadors i impulsors de la paleontologia de vertebrats del s. XX, especialment de l’estudi dels tetràpodes paleozoics, els ancestres dels vertebrats, i l’origen dels mamífers, assentant les bases de l’anatomia comparada i embriologia aplicada a l’estudi dels vertebrats fòssils. Romer fou fundador de la Societat de Paleontologia de Vertebrats (SVP).