Её родители рано разошлись, она провела несчастливое детство, страдая от неуравновешенной матери, к тому же больной тяжелым диабетом. Её брат, к которому девочка была чрезвычайно привязана, которого оберегала от него самого и с которым себя как бы отождествляла, был психически неполноценным (в 1901 он умер).
В 1893 оставила семью, жила во Франции, где брала уроки пения, затем в Италии, изучая искусство. Вела самый бедный образ жизни. После смерти матери, дед которой был мультимиллионером, в 1902 получила наследство, позволившее ей жить по собственному желанию. Вышла замуж за неудачливого пианиста и переводчика Джона Брукса.
Он был гомосексуалом, Ромейн — бисексуалкой.
Это был брак без взаимных претензий, после трёх лет совместной жизни супруги расстались.
В Париже Ромейн Брукс держалась в стороне от авангардных художников Монпарнаса и Монмартра, снимала квартиру в фешенебельном шестнадцатом округе.
В 1909 познакомилась с Д"Аннунцио, они год прожили вместе, он писал стихи, вдохновляясь её картинами.
В 1911 у Брукс начался роман с Идой Рубинштейн. Брукс написала несколько портретов балерины (в том числе — в образе Святого Себастьяна из музыкальной драмы Д"Аннунцио, а также в облике Печальной Венеры), в 1914 их отношения закончились. Подругами Брукс были также Виннаретта Зингер, княгиня де Полиньяк, племянница Оскара Уайльда Долли Уайльд (Брукс была в связи и с бывшим любовником О.Уайльда лордом Альфредом Дугласом), Брайхер, Натали Барни (их соединяла наиболее долгая связь), Ольга де Мейер, пианистка Рената Боргатти и др.Начиная с 1950-х годов Брукс не выходила из состояния депрессии, жила в затемненной квартире, практически не виделась с людьми, страдала от паранойи.Похоронена на кладбище Пасси.