Nació en la comunidad Damajagua de la provincia Valverde, fueron sus padres el general del Ejército Nacional, Ludovino Fernández y la señora Erminda Domínguez.
De joven se interesó por la carrera militar. El 17 de marzo de 1953, a los 19 años abandonó los estudios de ingeniería en la Universidad de Santo Domingo e ingresó al Ejército Nacional como raso. Tomó la decisión en contra del deseo de su padre, quien prefería que siguiera sus estudios universitarios.
Al poco tiempo ingresó a la Escuela de Cadetes donde se graduó en Ciencias Militares. El 22 de agosto de 1955 fue ascendido a Segundo Teniente. En 1957, Rafael Fernández Domínguez hizo un curso de “Computaciones Geodésicas”, en la Escuela Cartográfica Fort Clayton, en la Zona del Canal de Panamá.
En febrero de 1958, fue transferido del Ejército Nacional a Aviación Militar Dominicana. Allí estuvo asignado a la Tercera y Quinta Compañías de Fusileros, a la Compañía de Tanques y en la Academia Batalla de Las Carreras, encargado de la biblioteca.
En abril de 1959, Rafael Fernández Domínguez fue ascendido a Primer Teniente y el 25 de agosto de ese mismo año fue ascendido a Capitán y prestó servicios en la Batería de Morteros del Centro de Enseñanza de las Fuerzas Armadas.
Fue de los oficiales que se resistió a participar en acciones represivas contra los presos políticos que eran recluidos en las cárceles del 9 y la 40 por disposición de la dictadura de Trujillo.
La figura de Rafael Fernández Domínguez, ascendido a Teniente Coronel y designado jefe de la Base Aérea de San Isidro y sub-jefe de Estado Mayor de la Fuerza Aérea, adquirió una estatura extraordinaria en el seno de las Fuerzas Armadas. Su liderato entre la oficialidad subalterna era amplio y profundo y los oficiales superiores, aún los de más edad que él, lo respetaban. A mediados de ese año fue transferido de nuevo al Ejército Nacional y enviado a Panamá a realizar un curso especial en la escuela de Estado Mayor. Obtuvo el segundo lugar en calificaciones entre un grupo de 31 oficiales superiores de diferentes ejércitos de América Latina.
Al regreso de Panamá conoció al profesor Juan Bosch, candidato presidencial del PRD y manifestó simpatías por el líder político. Se inició entonces una estrecha amistad y una relación paternal del dirigente político hacia el joven oficial.
Bosch tomó posesión el 27 de febrero de ese año en medio de una oposición hostil de los sectores más conservadores del país, encabezados por Unión Cívica Nacional, la alta jerarquía de la Iglesia Católica y la embajada de los Estados Unidos. A ellos se sumaba, en increíble actitud de inmadurez, el movimiento revolucionario de izquierda integrado por el 14 de Junio, el Movimiento Popular Dominicano (MPD) y el Partido Socialista Popular (PSP). Para ese momento la conspiración había comenzado. En abril fue promulgada la Constitución que contenía importantes conquistas sociales y económicas y que además de organizar el Estado, era un ajustado y moderno programa de gobierno.
El 25 de septiembre el gobierno de Bosch fue derrocado. Fernández Domínguez intentó tomar el Palacio Nacional acompañado de un reducido grupo de oficiales, pero Bosch rechazó el intento considerando que sería un suicidio. El PRD no estaba en condiciones de realizar actividades públicas de apoyo o distracción para una acción de esa naturaleza.Al ser depuesto el gobierno constitucional del presidente Juan Bosch, el Coronel Fernández Domínguez intentó organizar el movimiento de resistencia militar. El 23 de octubre de ese mismo año fue nombrado por el Gobierno de facto del Triunvirato, Agregado Militar dominicano en España.
Desde España escribió a sus compañeros de armas exhortándoles a continuar con los preparativos del contragolpe. En diciembre de 1964 logró un permiso para entrar al país por tres días y aunque estaba continuamente vigilado, logró establecer contactos con los simpatizantes del movimiento conspirativo contra el Triunvirato, al cual y por invitación suya, se incorporó el Coronel Francisco Alberto Caamaño Deñó.
El Movimiento se inició prematuramente el 24 de abril de 1965 con el objetivo de restablecer en el poder al gobierno constitucional de Bosch y la vigencia de la Constitución de 1963. Rafael Tomás se trasladó desde Chile a Puerto Rico. No obstante su ausencia, por indicación de Bosch, Caamaño lo designó en su gabinete Ministro de Interior y Policía. Regresó a territorio nacional el 14 de mayo de 1965, enviado por Bosch, como portador de la “fórmula Guzmán”, acordada entre el ex-Presidente y los representantes de Lyndon Johnson, Presidente de los Estados Unidos.
En la guerra de Abril de 1965, Rafael Fernández Domínguez desempeñó un papel de primera línea y murió cuando se dirigía a tomar el Palacio Nacional y fue sorprendido por una emboscada que tendieron los militares estadounidenses.