D’origine polonaise, la basse Rafał Pawnuk a étudié à l'Académie de musique de Bydgoszcz avec Leszek Skrla et à l'Académie de musique de Cracovie avec Marek Rzepka. Il a notamment remporté le Premier Prix du 13e Concours international Iuventus Canti (Slovaquie). Ancien membre du studio de l’Opéra de Munich, il interprète sur cette scène Thierry dans les Dialogues des Carmélites, un Noble du Brabant dans Lohengrin (Wagner) et Dr. Wilhelm Reischmann dans l’opéra Élégie pour jeunes amants (Henze).
Il incarne aussi Antonio dans Les Noces de Figaro (Mozart), le Roi d’Égypte dans Aïda, Banco dans Macbeth et le Marquis d'Obigny dans La Traviata (Verdi), le Prince Grémine dans Eugène Onéguine (Tchaïkovski), Vodník dans Rusalka (Dvořák), Fafner dans Siegfried (Wagner) ou encore Colline dans La Bohème (Puccini). Régulièrement invité dans la saison d’opéra du Château de Szczecin, il y interprète le rôle-titre du Roi Roger (Szymanowski), Ferrando dans Le Trouvère (Verdi), Escamillo dans Carmen (Bizet), Guglielmo dans Così fan tutte (Mozart), Betto dans Gianni Schicchi (Puccini) et le Prêtre dans The Trial (Philip Glass).
Récemment, il a incarné Mars dans Orphée aux enfers (Offenbach) au Festival de Salzbourg, Sciarrone et le Sacristain dans Tosca (Puccini) au Theater an der Wien, Hunding dans La Walkyrie (Wagner) à Klagenfurt, Nourabad dans Les Pêcheurs de perles (Bizet) à Lille et Cherea dans Caligula (Detlev Glanert) à Weimar. En concert, il a collaboré avec l’Orchestre philharmonique de la NDR (Hanovre), l'Orchestre de Pau Pays de Béarn, le chœur Accentus, l’Orchestre philharmonique royal de Liverpool, l’Orchestre symphonique national de la radio polonaise et Insula Orchestra, interprétant entre autres le Messie de Haendel, le Stabat Mater de Dvořák, la Messe du Couronnement et le Requiem de Mozart et Kosmogonia de Penderecki. Cette saison, il interprète Fasolt dans L’Or du Rhin (Wagner) à Klagenfurt.

À l’Opéra de Lyon, il a incarné Ashby dans La Fille du Far West (Puccini).