В 1988 году окончил Российский Государственный Медицинский Университет им. Пирогова, медико-биологический факультет. После университета работал в Институте Фармакологии РАМН (Москва), занимался проблемами психофармакологии дофаминовой системы, в 1992 году защитил кандидатскую диссертацию по фармакологии. С 1996 до 2008 года проводил исследования в Duke University, NC, USA, где был постдоком, Assistant Research Professor и Associate Research Professor. С 2008 по 2016 год руководил лабораторией в Italian Institute of Technology, Genova, Italy. С 2013 по 2018 год был профессором Сколтеха, Москва. С 2013 года профессор Санкт-Петербургского государственного университета, с 2015 года директор Института трансляционной биомедицины Санкт-Петербургского государственного университета. Рауль Гайнетдинов работает в области экспериментальной фармакологии заболеваний мозга используя генетически измененных животных в качестве моделей заболеваний человека, таких как шизофрения, депрессия, болезнь Паркинсона и синдром дефицита внимания и гиперактивности у детей (СДВГ). Консультирует ряд международных фармацевтических компаний. Является автором более 240 научных статей (включая публикации в Science, Nature, Cell, PNAS) и 13 патентов. Его работы процитированы более 23,000 раз (индекс Хирша – 74). С 2013 года является председателем номенклатурного комитета по дофаминовым рецепторам Всемирного Общества Фармакологов IUPHAR. В 2018 и 2019 годах был внесён в список Web of Science (WOS) Highly Cited Rеsearcher (HCR) в области фармакологии и токсикологии, в котором представлены 0.1% самых цитируемых учёных мира (https://recognition.webofsciencegroup.com/awards/highly-cited/2019/).