Cesare Letta è stato allievo e perfezionando della Scuola Normale Superiore e si è laureato in Lettere Classiche a Pisa (1967). È stato professore incaricato di Archeologia delle province romane a Pisa (1973-1978) e di Storia romana a Cassino (1972-1975) e a Pisa (1976-1980). Professore straordinario dal 1980-81 e ordinario dal 1982-83, attualmente insegna Storia romana.
È stato Direttore del Dipartimento di Scienze Storiche del Mondo Antico (1983-1987), Presidente del Corso di Laurea in Lettere (1987-1995), Vicepreside della Facoltà di Lettere e Filosofia (1994-2003); dal 2006 è Presidente del Corso di Laurea Specialistica in Scienze dell’Antichità. Nel 1999 è stato insignito dell’Ordine del Cherubino, massima onorificenza accademica dell’Università di Pisa.
È membro del Comitato Scientifico della Rivista di Cultura Classica e Medievale, della Revista de Historia(Università di Concepción, Cile), della rivista “Studi Classici e Orientali” (Pisa), di cui dal 2005 è Direttore.I suoi interessi scientifici comprendono i fenomeni di acculturazione e romanizzazione, sia nell’Italia centro-meridionale (indagati anche attraverso lo studio del territorio e dell’epigrafia epicoria e latina), sia in area gallica e alpina; il periodo dei Severi, con particolare attenzione agli aspetti ideologico-propagandistici della tradizione storiografica ad essi relativa; autori come Catone, Cassio Dione e Seneca, oltre a varie indagini di tipo prosopografico.
Dal 1975 dirige la Missione Archeologica dell’Università di Pisa a Collelongo (Abruzzo), dove ha condotto numerose campagne di scavo. Dal 2007 dirige per la parte italiana un programma di ricerca italo-ungherese nel quadro dell’accordo di cooperazione tra l’Accademia delle Scienze d’Ungheria (MTA) e il CNR italiano (Ricerche archeologico-epigrafiche sull’instrumentum domesticum nella Pannonia romana: terra sigillata italica, anfore adriatiche, bolli laterizi militari).