Родился 12 октября 1929 года в Киеве.
Окончил актёрский факультет Театрального училища имени Б.В. Щукина (1951).
В 1951-1958 годах — актёр Московского Театра Юного Зрителя.
В 1958-1960 годах — режиссёр Ленинградского театра имени Ленинского комсомола, руководил студенческим театром Московского Государственного Университета.
В 1960 году пришёл на киностудию «Мосфильм», где был сначала актёром, а позже стал режиссёром художественных фильмов.
В кино начал сниматься в 1954 году, первую роль сыграв в фильме Владимира Басова «Школа мужества».
Режиссёрский дебют в кино — в 1962 году, когда поставил комедийную ленту «Семь нянек». В жанре комедии была сделана и вторая картина — «Пропало лето» (1964, с Н.В. Орловым). Фильм «Айболит-66», снятый по сказке Корнея Чуковского, стал заметным шагом в развитии музыкально-комедийного кино, а сыгранная роль Бармалея — одной из ярких страниц артистической биографии.
Ролана Быкова можно по праву назвать одним из лучших режиссёров детского кино, а созданные им фильмы «Внимание, черепаха!», «Телеграмма», «Автомобиль, скрипка и собака Клякса» и особенно «Чучело» вошли в «золотой фонд» советского кинематографа.
С 1989 года — художественный руководитель объединения "Юность".
В 1989 году организовал Всесоюзный Центр кино и телевидения для детей и юношества, позже преобразованный в Международный Фонд развития кино и телевидения для детей и юношества, а после смерти выдающегося режиссёра он носит название «Фонд Ролана Быкова».
Избирался секретарем Союза кинематографистов СССР.
Народный депутат СССР в 1989-1991 годах.
Возглавлял Внепартийное общественно-политическое Движение 95 – Союз общественных организаций работников культуры, науки, образования и экологии.
Был президентом банка "Хэлп".
Академик Российской Академии Кинематографических искусств.
Заслуженный артист РСФСР (1973).
Народный артист РСФСР (1987)
Народный артист СССР (05.07.1990).
Ролан Быков ушёл из жизни в ночь на 6 октября 1998 года в Москве, не дожив одного года до своего 70-летия.
Похоронен 9 октября на Новодевичьем кладбище Москвы, участок № 10.
