​

בשנים 1980–1984 למד פילוסופיה ומחשבת ישראל באוניברסיטה העברית בירושלים. במהלך 1984 חזר לשירות פעיל בצה"ל כראש מדור יהדות וציונות במפקדת קצין חינוך ראשי. בשנים 1986–1989 שימש כמפקד המדרשה לחינוך מפקדים (מרכז חינוך ירושלים). רוטנברג הוא בוגר המכללה לפיקוד ומטה של צה"ל. שוחרר מצה"ל בדרגת סגן-אלוף.

הרב רוטנברג שימש כמנהל המחלקה לחינוך תורני של הסוכנות היהודית בצפון אמריקה (1989–1993). הרב רוטנברג מכהן כרב היישוב הר אדר מאז הקמתו של היישוב בשנת 1986. לאחר הקמתה של המועצה המקומית הר אדר (1995) נבחר לשמש כרב המועצה.

מאז 1994  הרב רוטנברג הוא עמית-מחקר-בכיר במכון ון ליר בירושלים. הוא עורך-מייסד של "זהויות", כתב עת לתרבות וזהות יהודית היוצא לאור על ידי מכון ון ליר והקיבוץ המאוחד. עמד בראש מערך של תוכניות בחינוך לשלום, אזרחות ויהדות שהפעיל מכון ון ליר במאות בתי ספר על-יסודיים ברחב הארץ. במסגרת זו עמד בראש פרויקט הליבה החינוכית המשותפת לכל ילדי ישראל ובראש צוות לכתיבת ספר הלימוד באזרחות, "ערכים ואזרחים: אזרחות בלמידה פעילה לחטיבת הביניים". יזם את הקמת המרכז לחינוך לסובלנות. שימש כיו"ר תחום תרבות וזהות יהודית במכון ון ליר וייסד את מפעל "פותחים שבוע" – הרצאות על פרשת השבוע במכון ון ליר ובמקומות נוספים ברחבי הארץ. פרסם ספרים, מאמרים ומחקרים בפילוסופיה, חינוך, הלכה ומחשבת ישראל. הרב נפתלי רוטנברג הוא חבר בתוכנית על משפט ודת ובפרויקט על אהבה ודתות  במרכז לדת ותרבות באוניברסיטת אוקספורד משנת 2014. שימש פרופ' חבר למדעי היהדות בבית הספר לניהול של טורו קולג' בירושלים (1997–2003).

חתן פרס ליבהבר לסובלנות דתית ותרבותית לשנת תשע"א