Nata a Genova il 20 maggio 1961, Roberta Pinotti è sposata con Giovanni Orengo, medico, e ha due figlie Elena e Marta. Laureata in Lettere moderne, è insegnante di scuola media superiore. Ha iniziato la carriera politica nel 1990 come vice presidente di circoscrizione e dal 1993 al 1997 è stata assessore alle politiche giovanili e alle politiche della Provincia di Genova con la presidente Marta Vincenzi. Dal 1997 al 1999 è stata assessore alle Istituzioni scolastiche del Comune di Genova con il sindaco Giuseppe Pericu.
Dal 1999 al 2001 ha ricoperto la carica di segretario provinciale dei Democratici di Sinistra e nel 2001 è stata eletta – con il sistema maggioritario – alla Camera dei Deputati nella circoscrizione della Liguria, collegio 7 di Genova.
Nel 2006 è stata rieletta alla Camera dei Deputati nelle liste dell’Ulivo e ha fatto parte delle Commissioni Bilancio e Difesa e della Commissione d’inchiesta sulla morte di Ilaria Alpi e di Miran Krovatin. Da giugno 2006 è presidente della Commissione Difesa della Camera.
Nel 2008 è stata eletta al Senato della Repubblica nelle liste del Partito Democratico ed è membro della Commissione Difesa.
E' stata nominata responsabile sicurezza nel primo esecutivo del PD.
Dal 9 maggio 2008 è Ministro Ombra della Difesa.