Родилась в Риме. Окончила консерваторию в городе Пьячензе по двум специальностям – «скрипка» и «вокал». Ее учителями были Бернадетт Манса де Нисса, Уго Бенелли, Конрад Ритчер, Клаудио Десдери и Энцо Дара.

После завершения учебы стала частым гостем известнейших оперных театров и концертных залов.

Ее выступления, как правило, проходят в венском Концертхаусе, амстердамском Концертгебау, женевском Виктория-холле, парижской филармонии, болонском театре Комунале, а также многих театрах Флоренции, Лиона, Барселоны и Турина.

Певица часто она выступает с многочисленными аутентичными ансамблями. Будучи признанной исполнительницей сочинений Монтеверди, с успехом исполняет партии Нерона и Поппеи («Коронация Поппеи»), Минервы («Возвращение Улисса на родину»), Музыки и Эвридиты («Орфей»).

Помимо названных опер, в ее репертуаре – партии Белинды из «Дидона и Энея» Перселла, Цезаря из «Катона в Утике» Вивальди, Анжелики из «Орландо», Морганы из «Альцины», Атланты из «Ксеркса» Генделя, Дидоны из «Дидоны» Леонардо да Винчи, Эрнестины из «Школы ревности» Сальери.

В артистическом багаже Роберты Мамели много моцартовских героинь (Вителия, Дорабелла, Сюзанна, Донна Эльвира и Амината), а также героини Гайдна – Констанция из «Необитаемого острова» и Зельмира из «Армиды».

Дискография певицы включает в себя «Коронацию Поппеи» и «Возвращение Улисса на родину» Монтеверди, «Артемизию» Ковалли, «Бриллиант» Зеленки, «Школа ревности» Сальери, а также две оперы Вивальди – «Неистовый Роланд» и «Коронация Дария». Кроме того, она выпустила несколько сольных альбомов, один из которых – «Anima Amanti» – в 2017 году был удостоен премии «Золотой диапазон».

Принимала участие в фестивале «Серебряная лира» в 2014 году.