Nació en Nueva York de padre español, Cesar Julio Romero Sr., nacido en Barcelona, y madre cubana, María Mantilla, por lo que era de origen hispanocubano, Romero estudió en los colegios Collegiate y Riverdale.
Al terminar sus estudios, trabajó como bailarín, aprovechando un talento innato que demostraría más adelante en su carrera.
Aparecía como gánster italiano o príncipe de la India, pero también demostró su vis dramática en varias otras películas, destacándose en The Thin Man (1934), El Diablo era mujer (1935) junto con Marlene Dietrich, y en Wee Willie Winkie (1937) junto con Shirley Temple.
En ese mismo año, rodó el clásico de wéstern Veracruz, junto con estrellas como Gary Cooper y Burt Lancaster.
También participó en esa década en la comedia producida en México Mis secretarias privadas en la que compartía interpretación con la actriz cubana Rosa Carmina, la mexicana Lilia Prado y Roberto Cañedo.
En 1960 coprotagonizó la célebre película Ocean's Eleven junto con un brillante elenco: Frank Sinatra, Dean Martin, Sammy Davis Jr., Joey Bishop, Peter Lawford (cuñado de John F. Kennedy), Angie Dickinson, Juliet Prowse y Shirley MacLaine.
[1] Mantuvo por muchos años una estrecha amistad con Tyrone Power; compartieron mucho tiempo en forma inseparable, lo que contribuyó a que la prensa amarilla les indicara a ambos como supuestos homosexuales.