Он родился в Киеве 12 октября 1929 года. Отец будущего актёра Семён Гордановский был родом из Польши, служил разведчиком в ЧК и имел несколько паспортов. В одном из поддельных документов он значился как Антон Быков, и впоследствии решил не расставаться с этим именем. Его жена Элла Ситняковская — еврейка по происхождению — в молодости мечтала стать актрисой, но так и не смогла реализовать свои таланты.
Именно мать выбрала для новорождённого сына необычное имя: женщина увлекалась произведениями французского писателя Ромена Роллана и решила назвать в честь него ребёнка, вот только перепутала имя и фамилию. Когда дело дошло до письменного стола, всё запуталось ещё больше: вместо Ролана Антоновича, паспортистка вписала в документы Роланда Анатольевича, да ещё и ошиблась с датой рождения — указала 12 ноября вместо 12 октября.
Кроме Ролана в семье подрастал старший брат Героним — впоследствии он стал доктором медицинских наук и возглавил лабораторию радиоактивной диагностики в Институте хирургии имени Вишневского. Когда дети были ещё маленькими, отец ушёл к другой женщине и все заботы о сыновьях легли на плечи матери. А вскоре началась война и Быковы отправились в эвакуацию в Йошкар-Олу.
Поначалу они испытывали на себе все тяготы эвакуационной жизни. Средств к существованию было совсем немного и братья с матерью постоянно голодали. Всё изменилось, когда у младшего сына открылся необычный дар. Неподалёку жила цыганская семья и Ролан частенько проводил время со своими ровесниками, которые попрошайничали на улице и гадали прохожим по руке. Вскоре цыган переселили в другой город, и Быков занял их место — начал предсказывать будущее и делать карточные расклады на судьбу.
Однажды соседка получила похоронку на мужа, но Ролан нагадал убитой горем женщине, что тот скоро вернётся домой. И действительно, через три дня супруг целый и невредимый стоял на пороге. После этого к юному предсказателю выстраивались очереди: матери даже приходилось упрашивать посетителей отпустить провидца в школу на уроки. В благодарность люди приносили Быковым подарки и продукты, так что про голод они забыли. Правда непрерывные гадания подорвали здоровье Ролана — у него всё чаще случались панические атаки и припадки, похожие на эпилептические. Юноше пришлось пройти долгий курс лечения в психиатрической клинике и навсегда покончить с предсказаниями.
Вернувшись в Москву, Ролан Быков твёрдо решил стать актёром. Он увлёкся театром ещё до войны и записался в студию при Дворце пионеров, где вместе с ним занимались будущие звёзды кино Александр Митта, Владимир Андреев и Игорь Кваша. Получив школьный аттестат, Ролан отправился покорять театральные вузы, но везде его ждал отказ. Щуплого мальчишку ростом всего 158 сантиметров члены приёмной комиссии просто не представляли на сцене или в кадре. Лишь в Щукинском училище педагоги разглядели неподдельный талант абитуриента и закрыли глаза на его телосложение, подарив Быкову шанс проявить себя в числе студентов.
Его творческий путь начался на подмостках московского ТЮЗа. Здесь он впервые примерил на себя роль Бармалея в одноимённом спектакле и познакомился с будущей женой, актрисой-травести Лидией Князевой, которая играла обезьянку Чичи в этой же постановке. Много лет спустя Быков снял фильм «Айболит-66», где они с Князевой предстали в тех же образах. В браке супруги прожили пятнадцать лет. Своих детей у них не появилось, зато они усыновили мальчика из детдома. Он был рождён в двойне, но брата забрала другая семья, а девятимесячный Олег отправился под крыло артистов ТЮЗа.
Недоброжелатели постоянно доносили Лидии Князевой о похождениях мужа на стороне, и в конце концов её терпению пришёл конец. К тому же в поле зрения актёра появилась женщина, которую он сам впоследствии называл своей единственной любовью на всю жизнь. С Еленой Санаевой они познакомились на съёмках фильма «Докер»: им предстояло играть супругов и в одной из сцен Быков сымпровизировал — притянул актрису к себе и страстно поцеловал. Тогда романа не получилось — Елена была замужем и воспитывала сына от первого брака. Но Ролан понял, что влюбился по-настоящему.
Они встретились спустя год на площадке фильма «Автомобиль, скрипка и собака Клякса». На этот раз Быков в присутствии всей киногруппы упал на колено и сделал Лене предложение. И хотя официальная свадьба состоялась лишь спустя 13 лет, они больше не расставались. Поначалу близкие и друзья пытались вразумить Елену: зачем красивой молодой актрисе этот стареющий низкорослый ловелас? Знаменитый отец Всеволод Санаев, однажды увидев их вдвоём на киностудии, и вовсе заявил: «Леля, вы не монтируетесь вместе»! Однако они смогли доказать обратное: блестяще спелись в «Приключениях Буратино» и прожили вместе четверть века. Ролан принял сына Елены от первого брака Павла Санаева, который впоследствии стал известным писателем и режиссёром.
В 1987 году не стало 62-летней Лидии Князевой. Все расходы и организацию похорон взял на себя бывший супруг. Их приёмный сын Олег рос хулиганом, часто дрался и воровал, позже окончил эстрадно-цирковое училище, но работать акробатом не захотел. Отец снял его в своём фильме «Чучело», но больше молодой человек в кино не появлялся. Работал администратором на «Мосфильме», а затем стал директором отцовского Фонда Ролана Быкова.
Сам Ролан Быков в последние годы работал над военной картиной «Портрет неизвестного солдата», но завершить её не успел. 68-летнего актёра не стало в 1998 году от рака лёгких. Съёмки фильма закончила его вторая жена Елена Санаева. Она же выпустила несколько книг мемуаров, посвящённых своему знаменитому мужу. После кончины Ролана Быкова его сына Олега уволили с поста директора фонда. Страдая от безработицы, тот впал в тяжёлую депрессию и ушел из жизни в возрасте 44 лет, лишь ненадолго пережив отца.
Антон Табаков в день рождения Алисы Фрейндлих раскрыл секрет ее долголетия