Отец — Александр Дементьевич Романов, инженер, профессор Института инженеров путей сообщения. Знал западноевропейские и восточные (в том числе китайский) языки.
Мать — Мария Васильевна, урождённая Шатова, школьный врач.
Окончил историко-филогогический факультет Санкт-Петербургского университета в 1912. Доктор исторических наук (1941, тема диссертации: «Очерки дипломатической истории русско-японской войны»), профессор (1947). Принадлежал к «петербургской школе» историков, своим учителем считал А. Е. Преснякова.
В университете специализировался на истории Древней Руси. Был оставлен при университете для подготовки к профессорскому званию, одновременно, преподавал в средних учебных заведениях, занимался написанием статей для словаря Ф. А. Брокгауза и И. А. Ефрона и «Русской энциклопедии».
В 1918—1929 был сотрудником Центрархива: старший архивист, заведующий экономической секцией. Под его началом были собраны фонды министерств финансов, торговли и промышленности, банков и акционерных обществ. Это определило его интерес к истории экономической политики России на Дальнем Востоке, что привело к написанию ряда статей, а затем изданию капитального труда «Россия в Маньчжурии». Пришёл к выводу, что движущей силой российской экспансии на Дальнем Востоке было министерство финансов во главе с С. Ю. Витте. Сочетал выбор актуальной темы с тщательным источниковедческим анализом, что было необычно для времени, когда в моде были идеологизированные схемы, часто плохо подкрепленные фактами. Такой подход встретил непонимание со стороны как «официозной» школы Покровского, так и традиционных представителей «петербургской школы» (последние считали, что историк не должен заниматься актуальными для того времени темами).
Одновременно, в 1919—1927 преподавал в Петроградском (Ленинградском) университете.
13 января 1930 был арестован по «Академическому делу», приговорен к пяти годам лишения свободы. Более года провёл в предварительном заключении, затем отбывал срок на строительстве Беломорско-Балтийского канала (1931—1933). По «зачёту рабочих дней» срок был сокращён на полтора года. При аресте у него были изъяты все собранные за годы работы научные материалы, которые потом не были ему возвращены.
После освобождения из лагеря сотрудничал с академическими научными учреждениями на договорной основе, занимался технической работой: составлял библиографические указатели, писал карточки для древнерусского словаря. Готовил внутренние рецензии на исторические монографии, составил хрестоматию «Революция 1905 г. и западноевропейская пресса», подготовил учебное пособие по «Русской Правде».
В 1941—1944 работал в Институте истории материальной культуры АН СССР. В 1944—1950 — профессор исторического факультета Ленинградского государственного университета. С 1944 — научный сотрудник Ленинградского отделения Института истории АН СССР (ЛОИИ). Во время Великой Отечественной войны находился в эвакуации в Ташкенте. После войны выпустил три крупные работы — две капитальные монографии («Люди и нравы древней Руси» и «Очерки дипломатической истории русско-японской войны», а также комментарии к «Русской Правде»).
Книга «Люди и нравы древней Руси» — своего рода коллективный портрет людей и картины нравов домонгольской Руси, опираясь на скрупулёзный анализ того небольшого числа письменных источников, которые дошли до нашего времени от XI — начала XIII вв.
В 1949 книга Б. А. Романова была подвергнута резкой критике за «мизантропический», мрачный характер, чрезмерное внимание к сексуальным, интимным моментам. Был обвинён в том, что «объективно оказался на ложных позициях», стоящих «в прямом противоречии» с задачей воспитывать «чувство национальной гордости нашей великой Родиной, чувство советского патриотизма». В результате была отменена рекомендация экспертной комиссии о присуждении его книге «Очерки дипломатической истории русско-японской войны» Сталинской премии (и в этом труде были обнаружены «объективистские ошибки»). Романов был уволен из Ленинградского университета. Его отказались допускать к материалам Архива внешней политики России. В настоящее время книга «Люди и нравы древней Руси» считается классической.
В начале 1950-х занимался изданием Судебника 1550 года — памятника русской юридической мысли. В 1953 ЛОИИ АН СССР, в котором работал Романов, был ликвидирован, но историк остался работать в Отделе древних рукописей и актов. Через два года институт был восстановлен. В последние годы жизни работал над новым, существенно расширенным изданием «Очерков дипломатической истории русско-японской войны».
Ученики: Б.В. Ананьич, Р.Ш. Ганелин, Н.Е. Носов, В.М. Панеях, А.А.Фурсенко.
Романов опережал своё время не только как профессионал-историк, но и как мыслитель, гражданин, личность. Он не страдал синдромом национальной озабоченности, не искал рецепта спасения России в религии и в прошлом, не идеализировал прошлое, не замыкался, по его словам, в рамках национального пошехонья. Ему был свойственен объективизм как средство противостояния вульгаризированной марксистско-ленинско-сталинской доктрине. Он протестовал против власти аппаратчиков в науке, против их произвола, презирал академический снобизм, боролся против гегемонизма научных школ, монополизма в науке. (В. М. Панеях — доктор исторических наук, профессор).