En 1963, il obtient un premier véritable rôle au théâtre dans La maison d'os de Roland Dubillard. En 1964 et 1965, il monte et joue L'Echappée belle au théâtre Labruyère, pièce qu'il a écrite avec Henri Garcin. En 1965, il passe à l'Écluse. Il interprète son premier one man show, Je m'appelle Henri Dave, à la Vieille grille. En 1968, il crée de toutes pièces le premier Café de la Gare, avec Coluche, Miou-Miou, Patrick Dewaere, Sotha... Il y écrit et monte : Un millier de choses..., Allume j'étouffe, Robin des quoi ?, Des boulons dans mon yaourt, Impasse des Morts, Les filles du sale Grec, Les Couloirs de la Honte.

Il entame une carrière au cinéma dès 1963 avec notamment Le Feu follet (Louis Malle). Suivront, entre autres, Le Cri du cormoran, le soir au-dessus des jonques (Michel Audiard, 1970), Le distrait (Pierre Richard, 1970), Peau d'âne (Jacques Demy, 1970), L'AN 01 (Jacques Doillon, Alain Resnais, Jean Rouch, 1973), Section spéciale (Costa Gavras, 1975), Les Galettes de Pont-Aven (Joël Séria, 1975), Le graphique de Boscop (Sotha, 1976), Le locataire (Roman Polanski, 1976), Qu'est-ce qu'on attend pour être heureux! (Coline Serreau, 1982)...

En 1973, il fonde le deuxième Café de la Gare, rue du Temple à Paris. Il écrit et interprète Le jaune devant, la marron derrière, Les semelles de la nuit, Une pitoyable mascarade, Le Cracheur de phrases, Jean-Paul Sartre contre la dame au slip rouge, Le Grand vide sanitaire. Il continue de se produire seul sur scène : Je m’appelle Harry Dave, Coupeurs de Virages (avec Saïda Churchill), On achève bien les Veaux, Les Femmes des Gens, Votre Honneur, La Fusée Porteuse, Le rire de Yeoman, Misère Intellectuelle (tournée en 2008), Les Oreilles du Chef (2005), Les Droits des Hommes Courbes. En 2007 et 2008 il joue dans Tout est bien qui finit bien de William Shakespeare.

En 2011, il était à l’affiche au théâtre de Tout est bien qui finit bien de Shakespeare dans une mise en scène de Pierre Beffeyte. « Ma vocation artistique s’est dessinée vers 1955 sous l’angle : trouver un job qui permette de se lever à n’importe quelle heure et ne suppose ni diplôme, ni réel travail, ni obéissance », racontait-il en 2005.

Côté vie privée, Romain Bouteille est le père de Shams, né en 1997 de son union avec Saïda Churchill, son épouse. Ex-compagnon de Sotha. Il meurt le 31 mai 2021, à l’âge de 84 ans, à Corbeil-Essonnes.