Artista precoç, rebé la primera formació en l’ambient de la cort d’Urbino. Vers el 1500 anà a Perusa, on aprengué la tècnica i col·laborà amb Il Perugino. Resta encara imprecisa la filiació exacta dels seus primers assaigs: Coronació de san Nicolau de Tolentino (1500, fragments al Museo e Gallerie Nazionali di Capodimonte, Nàpols), Coronació de la Mare de Déu (1502-03, Pinacoteca Vaticana). No obstant això, l' Esposori de la Mare de Déu (1504, Pinacoteca de Brera, Milà) mostra la seva vinculació als dictats d’Il Perugino i el respecte a la tradició úmbria, que es tradueix en una composició d’estructura equilibrada i en una simplificació formal, característiques que juntament amb la claredat de la llum defineixen les obres del subsegüent període florentí.
Entre el 1504 i el 1508 romangué a Florència a excepció d’esporàdics sojorns a Perusa; vinculat estretament al cercle neoplatònic, estudià a fons Leonardo da Vinci, del qual heretà la preocupació per l’estudi científic del cos humà, i Miquel Àngel, de qui rebé un cert to monumental i grandiloqüent. D’entre la producció florentina cal esmentar Somni del Cavaller (1505, National Gallery, Londres), Mare de Déu del Gran Duc (~1505, Palazzo Pitti, Florència), Mare de Déu amb l’Infant i sant Joan (1507, Musée du Louvre) i els retrats d' Agnolo i Madalena Doni (1506, Galleria degli Uffizi, Florència). Les darreres obres d’aquest moment, Enterrament de Crist (1507), Mare de Déu del baldaquí (ambdues a la Galleria Borghese, Roma), assenyalen una evolució vers la representació del moviment.
El 1508 anà a Roma cridat per Juli II per tal de decorar les Estances Vaticanes . Autor dels frescs de les sales de la Signatura (1508-11) i d’Heliodor (1511-14), deixà a mans dels seus col·laboradors i deixebles la realització de les restants i la decoració de les Logge), on la seva participació es limità solament al disseny, per causa de les nombroses ocupacions i de la quantitat d’encàrrecs que rebé. Convertit en el protagonista absolut de l’escola romana i després d’haver projectat l’església de Sant’ Eligio degli Orefici (1509) i la capella Chigi (~1513, església de Santa Maria del Popolo, Roma), el 1514 succeí Bramante en la direcció de les obres de Sant Pere del Vaticà. També fou nomenat conservador d’antiguitats romanes, executà cartons per a tapissos i pintà una sèrie innombrable de teles, com Mare de Déu de Foligno (~1512, Pinacoteca Vaticana), Mare de Déu de la Cadira (Palazzo Pitti, Florència) i els retrats de Baldasare Castiglione i de Lleó X (1518, Galleria degli Uffizi), obres que representen la culminació de l’universalisme històric de la Roma classicista i la consolidació d’una nova tendència, el manierisme.
Rafael formulà els principis d’aquest nou estil en la Transfiguració (1519, Pinacoteca Vaticana), obra que deixà inacabada i que pel simbolisme i la complexitat estructural determinà un viratge insospitat en la direcció de l’art italià i europeu posterior.