Rafe Joseph Spall nació el 10 de marzo de 1983 en Camberwell, Londres, Inglaterra. Nació en el hospital King's College, en Camberwell, Londres. Es el segundo de tres hijos del actor Timothy Spall y Shane Spall. A muy temprana edad mostró su interés por la actuación y decidió seguir los pasos de su padre.

Fue protagonista en The Knight of the Burning Pestle, un rol que su padre hizo en The Royal Shakespeare Company. Sin embargo, la primera película que lo puso en el mapa fue Arma fatal (2007). En 2011, con el papel de Ian, en Siempre el mismo día, logró aumentar su fama internacional, de manera que cintas más importantes fueron cayendo en sus manos, entre los que se encuentran La gran apuesta (2015), La vida de Pi (2012) y Prometheus (2012), del director Ridley Scott.

Aunque se le asocia comúnmente a las películas de comedia romántica, como ¿Solo amigos? (2013) y Yo les doy un año (2013), también ha probado suerte en proyectos de televisión más serios, entre los que destacan la serie Pete Versus Life y el episodio White Christmas de la popular serie británica de ciencia ficción, Black Mirror.

Se casó con Elize du Toit en el  2010, con quien tiene tres hijos. Su proyecto más reciente es Jurassic World: Fallen Kingdom (2018), en el que aparece junto a Bryce Dallas Howard y Chris Pratt, y bajo la dirección de J.A Bayona.