Rafał Dutkiewicz ukończył Politechnikę Wrocławską, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, kierunek – Matematyka Stosowana. Obronił pracę doktorską z logiki formalnej (Z badań nad metodą tablic semantycznych Betha), na Wydziale Filozofii Chrześcijańskiej Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego. Od końca lat siedemdziesiątych był związany z opozycją demokratyczną. W czasie stanu wojennego był działaczem „Solidarności”. W 1989 roku został sekretarzem wrocławskiego Komitetu Obywatelskiego „Solidarność”, a w 1990 jego przewodniczącym. Był współorganizatorem pierwszych Tygodni Kultury Chrześcijańskiej we Wrocławiu oraz przewodniczącym Towarzystwa Stypendialnego im. Adama Mickiewicza.

W 2002 roku został pierwszym prezydentem Wrocławia wybranym w wyborach bezpośrednich. Pełnił urząd nieprzerwanie przez 4 kadencje do 2018 roku. Od kwietnia 2019 przebywał w Berlinie, w elitarnym gronie Richard von Weizsäcker Academy na zaproszenie Fundacji Boscha. Jako jeden z niewielu gości zagranicznych dostąpił zaszczytu przemawiania, jako gość honorowy, w Bundestagu w czasie Dnia Pamięci - jednego z głównych świąt państwowych Niemiec.

Obecnie jest związany z kilkoma startupami zajmującymi się najnowocześniejszymi trendami w produkcji żywności.

Jest członkiem Rady Uniwersytetu Wrocławskiego, przez wiele lat był też członkiem, a następnie członkiem honorowym senatu Ukraińskiego Uniwersytetu Katolickiego we Lwowie. Jest odznaczony Krzyżem Oficerskim Orderu odrodzenia Polski (2009) oraz Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski (2015).

W marcu 2023 r. Rafał Dutkiewicz objął funkcję Prezesa Pracodawców RP.