Roberta Bonanomi war als Radrennfahrerin auf der Straße von Beginn der 1980er bis Anfang der 2000er Jahre aktiv. 1988 wurde sie Weltmeisterin im Mannschaftszeitfahren, gemeinsam mit Maria Canins, Monica Bandini und Francesca Galli. Im Jahr darauf gewann sie den "Giro d’Italia Femminile", die "Norwegen-Rundfahrt" und das italienische Team wurde in derselben Zusammensetzung wie im Vorjahr Vize-Weltmeister. 1993 belegte sie bei den Straßen-Weltmeisterschaften im Mannschaftszeitfahren Platz drei, gemeinsam mit Alessandra Cappellotto, Michela Fanini und Fabiana Luperini.