Росен Асенов Плевнелиев родился 14 мая 1964 года в городе Гоце-Делчев, область Благоевград.

Среднее образование получил в математической гимназии «Академик Королева» в Благоевграде. В 1984-1989 годах учился в ВМЕИ «Ленин» в Софии (ныне Технический университет) по специальности «вычислительная техника».

Сразу после окончания вуза начал работать в качестве научного сотрудника в Институте микропроцессорных технологий, но политические изменения в Болгарии оставили его без работы. В 1990 году создает собственный бизнес: основал и начал развивать строительную компанию «Ирис International». Компания управляет более чем 80 строительными объектами в Германии, а также некоторыми высокотехнологичными проектами в Болгарии.

В 1994 году Плевнелиев основал  компанию ООО «Линн Болгария», специализирующуюся на строительстве. С 1998 года участвует в управлении болгарского подразделения немецкой компании «Lindner», работающей в области развития, управления и инвестиций собственности. Управляет самым крупным проектом компании в стране – постройкой Бизнес-парка София, являющимся крупнейшим проектом в сфере недвижимости с частными инвестициями в Болгарии и одним из крупнейших бизнес-парков в Юго-Восточной Европе.

С 2007 года избран членом совета директоров «Конфедерации работодателей и промышленников в Болгарии». В том же году становится членом совета директоров «Американской Торговой Палаты» и членом правления Фонда «Для наших детей».

27 июля 2009 года возглавляет министерство регионального развития  в кабинете Бойко Борисова.


4 сентября 2011 года кандидатура Росена Плевнелиева предлагается партией ГЕРБ на пост президента Болгарии. 7 сентября подает в отставку с должности министра и полноценно участвует в выборах. В первом туре он набрал 40,11% голосов, второй тур принес ему победу с результатом 52,58% голосов избирателей. Официально в должность лидера Болгарии вступил 22 января 2012 года.

Владеет немецким и английским языками.

Награжден греческим «Большим крестом ордена Спасителя».

Женат вторично. От первой жены Вероники детей не было. В 2000 году женился на Юлиане, родившей ему троих сыновей – Филипа, Асена и Павла.