Nasce a Roma il 16 aprile 1932. A ventidue anni, collabora con "Il Vittorioso", poi lavora a lungo in Inghilterra, per la Fleetway, e in Francia, dove realizza per le Éditions Aventures et Voyages le serie "Lancelot" e "Dan Panther". In collaborazione con lo studio di Alberto Giolitti, lavora anche ad alcune storie fantastiche destinate al mercato tedesco.
Nel 1965, disegna alcuni episodi di "Goldrake", un fumetto per adulti che non ha nulla a che fare con l’omonima serie giapponese, del resto di là da venire. Nel 1974, avviene l’incontro con Sergio Bonelli, che gli affida due episodi apparsi nella Collana Rodeo, quindi lo coinvolge nella lavorazione di Mister No, personaggio che Diso rimodella, introducendo sensibili modifiche rispetto alla versione di Gallieno Ferri.
Per Mister No, di cui è il principale disegnatore, Roberto Diso realizza anche le copertine a partire dall’albo n.116, "La valle dei morti", raccogliendo il testimone lasciato da Ferri. Nello stesso anno (è il 1985), l’autore romano si cimenta anche con la scrittura, realizzando testi e disegni di "Rodo", personaggio nato per la rivista "Giungla!", pubblicato anche da "L’Eternauta".
Ancora su "L’Eternauta" compare nel 1992 un breve racconto illustrato da Diso su testi di Alfredo Castelli per la serie "Zona X presenta", mentre per "Comic Art", qualche anno prima, Roberto Diso aveva illustrato "Rudy X", scritto da Rinaldo Traini. Pur continuando la sua trentennale collaborazione alle copertine e ai disegni di "Mister No", nel 2003, con il Maxi Tex di quell'anno, inizia la sua incursione nel mondo del Ranger bonelliano, che prosegue, successivamente, con le avventure realizzate per l'Almanacco del West 2004 e per il Maxi Tex 2007 e 2010. Nel 2006 entra a far parte dei disegnatori di Volto Nascosto, mini-serie che fa il suo esordio in edicola nell'ottobre del 2007. Nel 2010 realizza il quarto Romanzo a Fumetti, "Mohican".
Nel 2011 esce "Linea di Sangue", scritto da Tito Faraci, sesto volume della collana.