Revelado pelo Goiás, onde foi campeão estadual em 2009 e 2012 e finalista da CONMEBOL Sul-Americana em 2010, Rafael Toloi iniciou sua primeira passagem pelo São Paulo em julho de 2012, aos 21 anos. À época, já acumulava convocações para as Seleções Brasileiras de base. Com o time Sub-20 foi campeão da Copa Sendai em 2008 e do Sul-Americano em 2009, ficando ainda com o vice-campeonato no Mundial da categoria, realizado no Egito no mesmo ano.
Campeão da CONMEBOL Sul-Americana ao lado de Lucas no fim de 2012, o zagueiro acumulou 133 jogos e seis gols pelo São Paulo até ser negociado com a Atalanta-ITA no segundo semestre de 2015. Antes, em 2014, teve um período de empréstimo à Roma-ITA.
Na Atalanta-ITA, Toloi participou da histórica conquista da Liga Europa 2023/2024 e somou boas atuações que o credenciaram a defender a seleção italiana após obter a dupla cidadania. O defensor atuou 14 vezes pela Itália e foi campeão da Eurocopa em 2021.
Clubes
2008/2012 – Goiás EC 2012-2014 – São Paulo FC 2014 – Roma-ITA 2014-2015 – São Paulo FC 2016 – 2025 – Atalanta-ITA 2025 – São Paulo FC
Títulos por clubes
2009 – Campeonato Goiano (Goiás) 2012 – Campeonato Goiano (Goiás) 2012 – CONMEBOL Sul-Americana (São Paulo) 2023/2024 – Liga Europa (Atalanta)
Títulos pela Seleção Brasileira
2008 – Copa Sendai Sub-20 2009 – Campeonato Sul-Americano Sub-20