Roberto Casalbuoni, dopo la laurea in fisica nel 1969 sotto la supervisione di Raoul Gatto con una tesi sull'algebra delle correnti, è diventato ricercatore dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) dal 1971 sino al 1987 presso la sezione INFN di Firenze. È stato direttore della sezione dal 1981 sino al 1987, anno in cui è passato all’università in qualità di professore di prima fascia. Dal 1987 al 1990 ha presenziato all’Università di Lecce e dal 1990 è stato chiamato a Firenze sino al momento del pensionamento nel 2012. Ha ricoperto il ruolo di direttore del dipartimento di Fisica dell’Università di Firenze dal 1994 al 1997 e quello di preside della facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali della stessa università dal 1999 al 2002 e nel 2007 ha fatto parte del consiglio di amministrazione. È stato nominato professore emerito nel 2014.Dal 2000 è presidente della Fondazione Angelo Della Riccia con sede a Firenze e in Svizzera. Questa istituzione elargisce, a giovani italiani studiosi di microfisica, borse di studio per periodi di studio e ricerca all'estero. Dal 2005 al 2011 è stato vice-coordinatore del Galileo Galilei Institute for Theoretical Physics, un istituto congiunto tra Università di Firenze e INFN, situato sulla collina di Arcetri nei locali dell'Istituto A. Garbasso. Tiene un corso sui fondamenti e concetti della fisica contemporanea nel'ambito della laurea magistrale in Logica Filosofia e Storia della scienza della Scuola di Studi Umanistici e della Formazione.
