Rafelson az 1960–70-es években azon fiatal amerikai filmesek csoportjához tartozott, akik igényes, a hagyományostól eltérő mozifilmjeikkel friss szellemiséget vittek a hollywoodi álomgyárba.
Kritikusok remekműnek tekintik Five Easy Pieces (Öt könnyű darab) című 1970-es avantgárd filmjét, amely két másik művével együtt egy önéletrajzi vonásokat mutató családtrilógiát alkot, és amelyet több kategóriában, köztük a legjobb filmében, Oscarra jelöltek. Legnagyobb kasszasikere azonban A postás mindig kétszer csenget című romantikus thrillere volt, amelyben a két főszereplő, Jack Nicholson és Jessica Lange híres konyhaasztalos szexjelenete kiverte a biztosítékot Amerikában.
Rafelson és Nicholson hat filmet forgatott együtt. A színész azt mondta egyszer, azért szeret együtt dolgozni a rendezővel, mert „annyira érzelemmentesen dolgozhat, amennyire csak akar”.
Bob Rafelson az 1960-as években találta ki egy barátjával együtt a The Monkeesnevű fiktív rock- és popegyüttesről szóló, azonos című tévésorozatot, amely nagy siker lett és kinyitotta előtte Hollywood kapuit.
Noha a kritikusok dicsérték Rafelson filmjeit, a rendező valójában mindig kívülálló maradt Hollywoodban, filmtervei megvalósításáért gyakran keményen meg kellett küzdenie. A Bilincs című 1980-as börtöndráma forgatása közben kirúgták, mert tettlegességre vetemedett egy stúdiófőnökkel szemben. A filmet végül Stuart Rosenberg fejezte be.