Rafael komt uit de jeugdopleiding van Santos. Hij debuteerde voor Santos op 2 juni 2010 tegen Cruzeiro EC. Op 11 juli 2013 werd de doelman voor een bedrag van 5 miljoen euro verkocht aan Italiaanse SSC Napoli. Hij tekende een vijfjarig contract bij Napoli. Tijdens het seizoen 2013/14 was de Braziliaans international tweede keeper na Pepe Reina, die gehuurd werd van Liverpool. Sinds de start van het seizoen 2014/15 is Rafael de eerste doelman van SSC Napoli.
Rafael debuteerde voor Brazilië op 30 mei 2012 tegen de Verenigde Staten. Brazilië won met 4-1. Hij zat in de Braziliaanse selectie voor de Olympische Spelen 2012, maar moest afhaken door een blessure.