Figlio di Giovanni Santi e di Magia di Battista di Nicola Ciarla, Raffaello nacque a Urbino il 6 aprile 1483.
Anche il padre era un pittore di talento, legato alla corte urbinate del duca Federico III da Montefeltro. Giovanni Santi fu il primo maestro di Raffaello, lo introdusse allo studio delle opere di Piero della Francesca e lo fece entrare nella bottega del Perugino.
I primi lavori di Raffaello furono realizzati a Città di Castello e a Perugia fra gli ultimi anni del Quattrocento e i primi del Cinquecento. Fu quindi invitato a Siena dall'amico Pinturicchio per collaborare agli affreschi della Libreria Piccolomini.
Nel 1504 dipinse lo Sposalizio della Vergine, oggi a Milano nella Pinacoteca di Brera, poco dopo si trasferì a Firenze pur continuando ad accettare commissioni da Urbino e da Perugia. A Firenze conobbe Michelangelo, la cui influenza divenne presto evidente nelle sue opere, e Leonardo.
Ormai era famoso e il suo nome giunse al papa Giulio II che nel 1508 lo volle a Roma per decorare le Stanze Vaticane dove Raffaello realizzò alcuni dei suoi capolavori: Disputa del Sacramento, Scuola di Atene, Parnaso. Dopo aver affrescato il Trionfo di Galatea nella villa di Agostino Chigi, tornò in Vaticano per affrescare altri ambienti: Eliodoro cacciato dal Tempio, Il miracolo di Bolsena, Liberazione di San Pietro dal Carcere.
Leone X lo nominò architetto della fabbrica di San Pietro dopo la morte di Bramante (11 aprile 1514) e gli commissionò gli arazzi per la Cappella Sistina.
Colpito da una malattia che Vasari attribuisce agli eccessi amorosi, Raffaello morì a trentasette anni il 6 aprile 1520.
Fu sepolto nel Pantheon.