Nella nuova esperienza in maglia blaugrana Rafinha riesce a trovare più spazio e a fine stagione, pur da comprimario, può festeggiare la vittoria del campionato, della Coppa del Re e della Champions League. La stagione 2015-2016 si apre con il trionfo da titolare nella Supercoppa UEFA ma il 16 settembre 2015, durante la gara di Champions League contro la , subisce la rottura del legamento crociato anteriore del ginocchio destro. Nella stagione successiva il giocatore colleziona solo 28 presenze, anche a causa di un nuovo infortunio (questa volta al menisco) che lo tiene fuori da aprile 2017 fino al termine dell'anno solare.