Роза Отунбаева родилась в 1950 году в городе Ош (Киргизия). Окончила философский факультет МГУ. Стажировалась в Германии. Заведовала кафедрой марксистко-ленинской философии Киргизского государственного университета.
С 1981 года — второй секретарь Фрунзенского горкома КПСС (современный Бишкек). В 1986-1989 годы — зампред Совмина Киргизской ССР, министр иностранных дел. В 1989-1991 годы — председатель Комиссии МИД СССР по делам ЮНЕСКО.
После распада СССР Отунбаева занимала посты вице-премьера, министра иностранных дел, посла.
С 2004 года в Киргизии — лидер оппозиционного движения "Ата-Журт" ("Отечество"). В 2005-м, после свержения президента Акаева, Отунбаева возглавила МИД.
С декабря 2007 года — депутат Киргизского парламента, член парламентской фракции оппозиционной социал-демократической партии Киргизии, с октября 2009 года — руководитель фракции.
7 апреля 2010 года, после переворота, возглавила сформированное оппозицией правительство.