Raphaël Varane va néixer a la ciutat francesa de Lilla de pares martiniquesos.[5] El seu pare va néixer a Le Morne-Rouge.[6] Varane va començar a jugar al futbol al districte de Lilla, jugant amb set anys a l'AS Hellemmes.[7] Després de dos anys al club, el juliol de 2002, va entrar a les categories inferiors del RC Lens.[8] Varane va formar-se al Centre de Préformation de Football a Liévin, un centre d'entrenament exclusiu per a jugadors nascuts a la regió francesa de Nord-Pas-de-Calais.[6] Va estar dos anys al centre de formació, on passava la setmana, jugant els caps de setmana amb el Lens. Una vegada va tornar a Lens, va pujar ràpidament per les categories inferiors del club, signant un contracte com a professional a la temporada 2010-11.[9]
RC Lens
A l'octubre de 2010 va ser convocat amb el primer equip, esdevenint titular al partit contra el Montpellier HSC del 6 de novembre a causa de la lesió del seu company Alaeddine Yahia.[10] Va jugar els 90 minuts del partit, amb una victòria per 2-0. L'actuació de Varane va ser elogiada pels seus companys, sobretot pel capità Adil Hermach, també per l'entrenador i els mitjans de comunicació locals.[11][12] Va tornar a l'alineació inicial el 30 de novembre a la derrota per 4-1 contra el Brest.[13] Amb el nou entrenador László Bölöni, i recuperats els seus companys lesionats, va jugar també de centrecampista defensiu contra el Girondis de Bordeus.[14]
El gener de 2011 es va especular amb la sortida del jugador, donat l'interès de grans equips d'Europa, com el Manchester United FC.[15] El Lens li va ampliar el contracte el 3 de febrer per evitar una possible marxa del jugador.[16][17][18] El 8 de maig, Varane marcà el seu primer gol com a professional, en l'empat a un contra el Caen.[19] També marcà al següent partit contra l'AS Monaco, en un altre empat a 1.[20] Malgrat aquests gols, els Lens va baixar a la Ligue 2, després de dues temporades jugant al màxim nivell.[21] El 21 de maig, Varane va exercir com a capità en la derrota per 1-0 contra l'Arles-Avignon.[5][22]
Reial Madrid
El 22 de juny de 2011, el president del RC Lens Gervais Martel va confirmar a un grup de seguidors que Varane acabaria jugant amb el Reial Madrid CF sota el seguiment de Jose Mourinho.[23][24] El conjunt madrileny va fer oficial el seu fitxatge el 27 de juny, signant un contracte que els vincula fins al 2017.
Va debutar amb l'equip blanc a un amistós de pretemporada contra Los Angeles Galaxy, a Califòrnia, jugant 45 minuts amb el dorsal 19.[25] En competició oficial, debutà a la lliga el 21 de setembre, empatant al camp del Racing de Santander,[26] i va marcar el seu primer gol tres dies després, a casa contra el Rayo Vallecano.
Durant la primera temporada i mitja va mantenir un paper de suplent, per darrere de Sergio Ramos i Pepe, i competint també amb Ricardo Carvalho i Raül Albiol. A finals del gener del 2013 va començar a assolir més protagonisme per les baixes dels dos defenses titulars. Va fer un gran paper als clàssics de Copa del Rei i lliga que li va permetre guanyar-se un lloc a la defensa com a titular amb Sergio Ramos i per davant de Pepe.[27]
El setembre de 2014 el Reial Madrid va renovar el jugador fins fins al 30 juny del 2020.[26]