Tuż przed wybuchem II wojny światowej wyemigrował do Stanów Zjednoczonych. W 1940 został dyrektorem działu muzyki kameralnej w rozgłośni radiowej WQXR. W czasie amerykańskiego tournée koncertował z największymi orkiestrami wraz z Karolem Szymanowskim i Arturem Rubinsteinem.

Od 1947 był profesorem Akademii Muzycznej w Santa Barbara w Kalifornii, 1950–1960 kierownikiem w Aspen Institute w Kolorado. W latach 1961–1978 był profesorem i kierownikiem wydziału smyczkowego w Boston University. W latach 1978–1985 podobną funkcję sprawował w Peabody Conservatory of Music w Baltimore. oraz w Longy School of Music..

Wyróżnienia W 1983 otrzymał tytuł „Nauczyciela – Artysty roku”, przyznawany przez American String Teachers Association. W 1988 został uhonorowany Odznaką „Zasłużony dla Kultury Polskiej”, a w 2000 Krzyżem Komandorskim Orderu Zasługi Rzeczypospolitej Polskiej – pkt 19.. Roman Totenberg był także jurorem międzynarodowych konkursów muzycznych i organizatorem festiwali.

Rodzina Jego córką jest Nina Totenberg, dziennikarka amerykańskiego National Public Radio.