Durant un tournoi pour jeunes à Hong Kong en 2005, le recruteur de Manchester United Les Kershaw les remarque. Les deux frères sont recrutés par le club anglais en et Rafael fait sa première apparition contre Peterborough United en amical le . Il marque son premier but avec Manchester United contre Arsenal le lors d'une défaite 2 buts à 1. Il est champion d'Angleterre dès sa première saison au club et remporte également la coupe du monde des clubs. Il ne s'impose pas comme titulaire mais remporte de nombreux titres comme la League Cup en 2010, le Community Shield en 2011 et de nouveau le championnat en 2011.