Antes de se mudar para Campinas, ele defendeu a Chapecoense (cinco jogos em 2020) e a Inter de Limeira-SP. No último Campeonato Paulista, o lateral-esquerdo disputou 10 partidas e marcou um gol.
Rafael Santos chegou ao Cruzeiro em 2018 para defender a equipe sub-20. Agenciado pelo ex-jogador Deco, ele foi integrado ao elenco profissional naquele ano, tendo atuado em sete partidas.
A estreia de Rafael pelo time principal ocorreu em 14 de outubro de 2018, contra o Vasco, em São Januário, pela 29ª rodada do Campeonato Brasileiro. Ele entrou aos 31 minutos do segundo tempo do duelo, vencido pelos cariocas por 2 a 0. Em 2019, o lateral disputou dois jogos, ambos na Série A - um como titular e outro na condição de suplente.
Já em 2020, participou de quatro partidas. No profissional, o atleta não conseguiu colocar em prática as qualidades no apoio e em chutes de média e longa distância apresentadas na base.
O jogador ainda fez parte do elenco campeão da Copa do Brasil 2018 e do Campeonato Mineiro 2019.