Hij begon zijn carrière bij lokale club CF Ulldecona en trad vervolgens toe tot de jeugdacademie van FC Barcelona in 2004, op negenjarige van RCD Espanyol. Hij maakte deel uit van het jeugdteam van FC Barcelona voordat hij zijn debuut maakte voor het eerste elftal onder manager Pep Guardiola in een vriendschappelijke wedstrijd tegen Kazma Sporting Club uit Koeweit. Hij werd ook opgenomen in het team voor het FIFA Club World Cup-toernooi van 2009 in Abu Dhabi.
Op 13 augustus 2010 werd Romeu opgenomen in de negentienkoppige selectie van FC Barcelona vanwege de rust die sommige van de Spaanse internationals nodig hadden. Hij maakte zijn officiële debuut in een wedstrijd om de Supercopa tegen Sevilla, waarin FC Barcelona met 1-3 verloor.
Romeu tekende in 2011 bij Chelsea en maakte zijn officiële debuut voor de club op 10 september van dat jaar. Hij speelde in verschillende competities, waaronder de Premier League en de UEFA Champions League, en scoorde zijn eerste doelpunt voor Chelsea in een League Cup-wedstrijd.
Tijdens zijn carrière werd Romeu uitgeleend aan clubs zoals Valencia en VfB Stuttgart voordat hij in 2015 naar Southampton vertrok voor 7 miljoen.
Op 1 september 2022 ging Romeu over naar Girona en op 19 juli 2023 keerde hij terug naar zijn vroegere club, FC Barcelona, waar hij een contract tekende voor drie jaar.[1]
In mei 2008 behoorde Romeu tot de Spaanse selectie dat het EK onder-17 in Turkije won.
In de zomer van 2009 nam hij deel aan het EK onder-19 in Oekraïne. Oriol startte in alle wedstrijden van het Spaanse elftal, dat in de groepsfase werd uitgeschakeld, in de basis.
