Damien Roudeau naît en 1981, en banlieue parisienne. Il obtient un diplôme des métiers d'arts en illustration à l'École Estienne, puis une maîtrise d'arts plastiques à l'université Panthéon-Sorbonne en 2005.

Il publie son premier reportage en 2002, Portraits cachés (Prix du jury Grands Reportages), fruit d'une errance de six mois avec des hommes à la rue, dans les réseaux de solidarité et de sociabilité de la capitale. De mars 2003 à juillet 2004, il passe un an en immersion dans la Communauté des compagnons du partage, proche du mouvement Emmaüs. Il en tire un carnet, De bric et de broc : Un an avec les compagnons du partage, récompensé du Grand prix et du Prix de l'écriture du Rendez-vous du carnet de voyage de Clermont-Ferrand.

Il participe en 2007 à la série Carnets de voyage produite et diffusée par Arte, ses croquis de l'Écosse, des Hébrides extérieures et de ses habitants naissant sous l’œil de la caméra. Il témoigne en 2008 de la grève de salariés d’une usine de Cholet avant sa délocalisation , puis parcourt la Provence à travers les chantiers de volontaires internationaux. En 2009, il publie à Montreuil une BD quotidienne en réaction aux violences policières ayant mutilé l’œil d'un documentariste à Montreuil, puis accompagne pendant plusieurs mois des familles Roms expulsées.

De novembre 2010 à novembre 2013, trois ans après les émeutes de Villiers-le-Bel, il passe plusieurs jours par mois à la Cerisaie, un quartier de la ville. Il en tire un reportage dessiné, Villiers rebelle. En 2013, il participe, avec le collectif Argos au web-documentaire A Life Like Mine. Ce documentaire, sur les chercheurs d'or, obtient le Prix Inside lors de l'édition 2013 du Festival international du Grand Reportage d'actualité et du Documentaire de société. Fin 2015, il se rend à Calais avec Marie-Françoise Colombani, éditorialiste au magazine Elle. Après plusieurs semaines en immersion, ils publient le livre Bienvenue à Calais, sur l'enfer de la jungle de Calais. 

En 2015, il publie le livre Brest à quai, en collaboration avec Nicolas Le Roy, marin et docteur en sociologie. C'est un carnet de 140 portraits de travailleurs du port de Brest. Il passe entre 2015 et 2016 cinq mois dans les coulisses de la Comédie-Française et publie, en septembre 2016, un carnet de 240 pages avec la journaliste Laëtitia Cénac.