Depuis ses débuts, Rafaël Ouellet réalise plus de 150 concerts musicaux, des vidéoclips, quelques projets pour la télévision et plusieurs courts métrages, dont il est également le scénariste.

En 2005, il assure le montage du film de Denis Côté, Les états nordiques, gagnant du Léopard d’or, section vidéo, au Festival international du film de Locarno. La même année, il scénarise son premier long métrage Le cèdre penché, qu’il réalise deux ans plus tard et qui remporte le prix du public lors des Rendez-vous du cinéma québécois 2007.

Son deuxième long métrage, Derrière moi, se retrouve en compétition officielle au Festival du film de San Sebastian 2008. New Denmark, son troisième film, est en compétition, dans la section Forum des indépendants, au prestigieux Festival international de Karlovy Vary 2009. Il est aussi projeté, en compétition officielle, lors du Festival international de Montevideo 2010.

Camion, sa quatrième œuvre, reçoit en 2011 un accueil critique et populaire incontestable. Rafaël Ouellet remporte le prix de la meilleure réalisation ainsi que le prix du jury œcuménique au Festival international de Karlovy Vary 2012. Le film clôt la 16e Semaine du cinéma du Québec à Paris et se retrouve en compétition au Festival international du film francophone de Namur. Camion est aussi finaliste des prix de l’Association québécoise des critiques de cinéma 2013 et du prix collégial du cinéma québécois 2013. Il est également nominé trois fois lors des prix Jutra, dans les catégories meilleure réalisation, meilleur scénario et meilleur montage. L’année suivante, Rafaël Ouellet sort Finissant(e)s, un cinquième long métrage qui se retrouve en compétition, dans la section Forum des indépendants, au Festival international de Karlovy Vary 2013.

En 2014, Rafaël réalise le film Gurov and Anna. Il met présentement la touche finale à la 3e saison de Nouvelle adresse, série pour laquelle il a été nominé pour la meilleure réalisation au Gémeaux en 2015.