Константин Романов родился 1 января 1891 года в городе Санкт-Петербург. Принадлежал к ветви династии Романовых, именовавшейся Константиновичами. Являлся сыном великого князя Константина Константиновича. Воспитывался в строгости и благочестии. Уже в детские годы много проводил за чтением книг.
Константин Константинович в 1910 году окончил Пажеский корпус, откуда выпущен подпоручиком в лейб-гвардии Измайловский полк, в котором ранее служил его отец. В 1911 году назначен флигель-адъютантом к императору Николаю II. Зачислен в списки лейб-гвардии 4-го стрелкового Императорской Фамилии полка. В августе 1914 года произведен в поручики.
В Первую мировую войну Константин Романов вступил с Измайловским полком. За отличия в делах с неприятелем награжден 26 февраля 1915 года орденом Святого Владимира IV степени с мечами и бантом и 21 апреля орденом Святой Анны IV степени с надписью «За храбрость». В июле за боевые отличия произведен в штабс-капитаны. К началу 1917 года имел звание капитана лейб-гвардии Измайловского полка.
После Октябрьской революции по декрету большевиков от 26 марта 1918 года князь Константин вместе с братьями арестован и выслан в Алапаевск. Здесь в заточении в Напольной школе находился два месяца.
В ночь на 18 июля 1918 года Константин Константинович Романов зверски убит вместе с рядом других членов дома Романовых - оглушен ударом обуха топора по голове и еще живым сброшен в старую шахту. Умер в мучениях. В 1919 году останки захоронены в Алапаевском соборе, в апреле 1920 года - в склепе при храме святого Серафима Саровского в Пекине.
Константин Константинович канонизирован Русской православной церковью за границей в сонме Новомучеников российских 1 ноября 1981 года. Генеральная прокуратура России 8 июня 2009 года посмертно реабилитировала князя.
Орден Святого Андрея Первозванного
Орден Святого Александра Невского
Орден Белого орла
Орден Святой Анны I степени
Орден Святого Станислава I степени
Орден Святого Георгия IV степени
Орден Святого Владимира IV степени с мечами и бантом
Орден Святой Анны IV степени с надписью «За храбрость»
Георгиевское оружие
Орден «За военные заслуги» VI степени
Отец - Великий князь Константин Константинович (1858-1915)
Мать - Елизавета Маврикиевна, урожденная Елизавета Августа Мария Агнес (1865-1927)
Женат не был.