Geboren in Wien. Studium an der Hochschule für Musik in Wien u.a. bei Hans Swarowsky. Studium in Hamburg bei György Ligeti und Christoph von Dohnanyi. 1978 bis 1984 Assistent von Herbert von Karajan. Erstes internationales Auftreten 1985 in der Arena von Verona. 1991 bis 2000 Generalmusikdirektor der Württembergischen Philharmonie. 1997 bis 2007 Generalmusikdirektor des Staatstheaters Kassel und künstlerischer Leiter der Gustav-Mahler Festtage Kassel. Dort u.a. vielbeachtete Neuproduktionen von Werken Richard Wagners ("Der Ring des Nibelungen", "Parsifal2, "Tristan und Isolde", "Tannhäuser", "Lohengrin" etc.), Verdi ("Otello", "Macbeth", "Simone Boccanegra", "La Traviata", "Il Trovatore", "Rigoletto", "Un ballo in maschera", "Don Carlo"), Puccini und Richard Strauss ("Elektra", "Der Rosenkavalier", "Ariadne auf Noxos" u.a.). Ebenso Neuinszenierungen von „Drei Schwestern“ (Eötvös), „Die Liebe zu den drei Orangen“ und der Schostakowitsch-Fassung von "Boris Godunov".
Auftritte an der Bayerischen Staatsoper München ("Macbeth", "Die verkaufte Braut", "Eugen Onegin"), Deutsche Staatsoper Berlin ("Falstaff"), Semperoper Dresden ("La Bohème"), Teatro La Fenice Venedig, Teatro Liceu Barcelona, Volksoper Wien, den Opernhäusern von Madrid, Genua, Parma, Teatro San Carlo Neapel, Oslo, Sevilla, Budapest etc.
Im symphonischen Bereich Dirigate und Aufnahmen mit dem HR-Symphonieorchester Frankfurt, WDR-Symphonieorchester Köln, Münchner Philharmoniker, SWR- Symphonieorchester Stuttgart, NHK-Symphonieorchester Tokyo, Tokyo Philharmonic Orchestra, NDR Philharmonie Hannover, MDR-Symphonieorchester Leipzig, Konzerthausorchester Berlin, Wiener Symphoniker, Israel Chamber Orchestra, Brucknerorchester Linz, DSO Berlin u.a.
Konzerte bei zahlreichen Festivals: Brucknerfest Linz - "Die Götterdämmerung", Mahlerwochen Toblach - 2., 4. und 9. Symphonie, Europäische Musikwochen Passau - Mahler 9., Euro Classic Berlin, Musikwochen Urach – Verdi „I Masnadieri“ (mit Jonas Kaufmann). CD-Einspielungen von Wagners „Ring“, Verdis „La Traviata“ und „Simone Boccanegra“, Bruckners Symphonien sowie Messen in d-moll und f-moll, Mahler Symphonien 4 und 9. Fernsehaufnahmen einer zwölfteilige Sendung mit Montserrat Caballé für Arte/ZDF, Dirigat des Klassik Echo live im ZDF u.a.
In der Saison 2007/08 hatte Paternostro u.a. das Debut mit einem Beethoven Programm in Toronto, Konzerte in München, Palermo, Budapest, Tel Aviv und Jerusalem. Es entstand eine CD mit Bruckners d-moll Messe im Rahmen des Bruckner Zyklus der Basilika Weingarten.
2009 sind die Ernennung zum künstlerischen Leiter des Israel Chamber Orchestra, die vielbeachtete Premiere von Aubers "Fra Diavolo" sowie die Wiederaufnahme von „Ariadne auf Naxos“ an der Wiener Volksoper und die Präsentation der Gesamteinspielung von Mozarts "Freimaurermusiken" mit dem Spohr Kammerorchester Kassel hervorzuheben.
2010 unternimmt Roberto Paternostro ausgedehnte Tourneen mit dem Israel Chamber Orchestra, die das Orchester nach Deutschland (Berlin, Hamburg, Köln, Stuttgart), Österreich (Brucknerfest Linz, Haydn Festspiele Eisenstadt), Spanien, Japan, China, Korea und die USA führen.