Roberto Diversi si è laureato con lode nel 1996 in Ingegneria Elettronica (indirizzo Automazione Industriale) presso l'Università degli Studi di Bologna. Nel gennaio 1997 risulta tra i vincitori del concorso per l'ammissione al Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi, XII ciclo, presso l'Università degli Studi di Bologna. Nel triennio 1997-1998-1999 ha svolto il corso di Dottorato di Ricerca in Ingegneria dei Sistemi dell'Università di Bologna ed ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca il 29 febbraio 2000, discutendo la tesi dal titolo "Identificazione errors-in-variables e blind di sistemi dinamici".
Dall'anno accademico 1999/2000 all'anno accademico 2002/2003 è Professore a contratto presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università degli Studi di Ferrara. Dall'anno accademico 2000/2001 all'anno accademico 2002/2003 è Professore a contratto presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università degli Studi di Bologna. Negli anni 2000-2003 svolge attività di ricerca post-dottorato presso il Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna. Nel novembre 2002 risulta vincitore della procedura di valutazione comparativa per un posto di ricercatore universitario, settore scientifico-disciplinare ING-INF/04 (Automatica), bandita dalla Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna il 27 marzo 2002. Dall'1 gennaio 2004 è Ricercatore presso il Dipartimento di Elettronica, Informatica e Sistemistica (DEIS) della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Bologna. Dall'1 gennaio 2007 è Ricercatore e confermato presso il DEIS. Dal 15 ottobre 2015 è Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi" (DEI).
Dal 1997 Roberto Diversi svolge attività di ricerca presso il DEIS, occupandosi prevalentemente di identificazione di sistemi dinamici, filtraggio ottimo, sistemi multivariabili, elaborazione del segnale. Nel corso di tale attività ha partecipato a progetti di ricerca e didattica nazionali ed europei ed ha collaborato con università straniere quali l'Università di Bordeaux (Département de Automatique, Productique, Signal et Image), l'Università di Uppsala (Department of Systems and Control), l' Università di Coventry (Control Theory and Applications Centre). E' autore di più di 100 pubblicazioni scientifiche apparse su riviste internazionali, raccolte monografiche a diffusione internazionale e atti di conferenze a carattere internazionale. Gli argomenti trattati riguardano l'identificazione e il filtraggio di modelli errors-in-variables, l'identificazione blind, la diagnosi dei guasti, la realizzazione ed identificazione di sistemi multivariabili, l'elaborazione del segnale e relative applicazioni, la modellistica dinamica di scambiatori di calore nei cicli di compressione del vapore. Alcune pubblicazioni riguardano l' applicazione di strumenti avanzati nella didattica con particolare riferimento alle metodologie di e-learning sia nell'ambito di corsi tradizionali che nell'apprendimento a distanza. Svolge il ruolo di revisore per varie riviste e congressi internazionali.
Roberto Diversi svolge attività didattica a partire dall'anno accademico 1999/2000. Attualmente è titolare dell'insegnamento "Controlli Automatici T-1" (90 ore) per il corso di Laurea Triennale in Ingegneria dell'Automazione (Università di Bologna) e dell'insegnamento "Discrete Time Systems Identification and Control M" (60 ore), per il corso di Laurea Magistrale internazionale in Automation Engineering (Università di Bologna). In precedenza, ha tenuto corsi di Controlli Automatici, Modellistica e Simulazione, Identificazione dei Modelli e Analisi dei Dati, Diagnosi dei guasti presso le Università di Bologna e Ferrara. E' stato relatore o correlatore di varie tesi di laurea di carattere sia teorico che applicativo, riguardanti, in particolare, l'Identificazione, la Teoria dei Sistemi, la Modellistica e Simulazione di sistemi dinamici. Dal 1999 svolge attività seminariale nell'ambito del Dottorato di Ricerca in Automatica e Ricerca Operativa. E' membro, dall'anno accademico 2005/2006 della Commissione Didattica dei corsi di Laurea Tiennale e Specialistica in Ingegneria dell'Automazione dell'Università di Bologna nonché delegato alle pratiche di mobilità internazionale per gli stessi corsi di laurea. E' membro, dall'anno accademico 2008/2009 del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Automatica e Ricerca Operativa.