Estudou o bacharelato na capital da provincia, no instituto do que o seu avó era director. En Valladolid estudou Medicina. Cando rematou a carreira, foi a Madrid coa intención de facer a tese de doutoramento. Estando alí foi convocada a praza de director de cirurxía do Hospital Municipal de Lugo. Concorre á oposición, que se celebra na Facultade de Medicina de Madrid, e conséguea superando a outros catro opositores. Chegou a Lugo en 1916.
O 17 de maio de 1916 toma posesión da súa praza de cirurxián xeral no vello caserón de Santo Domingo, que era un mal sucedáneo do que é un hospital: grandes salas colectivas sen ningunha ventilación e mínimos servizos hixiénicos. O quirófano era una habitación practicamente sen instrumental.
Desde 1917 a labor de Rafael de Vega como cirurxián foi extraordinaria. Realizou multitude de intervencións en condiciones moi adversas, sen dispoñer naquel caserón dos medios máis elementais, incluso sen raios X, e sen contar cun laboratorio bacteriolóxico.
Xa a partir da inauguración do novo edificio, como hospital de Santa María en 1930, tivo o Dr. Vega máis posibilidades. Así, o número de operacións que viña realizando no hospital superaba as catrocentas ao ano.
Por outro lado, o Dr. Vega establecera, con carácter privado, unha clínica cirúrxica na Ronda da Coruña, e máis tarde, levantou un sanatorio na rúa Montero Ríos.
Como médico e cirurxián, Rafael de Vega non se limitou a dirixir e coordinar os servizos do hospital, senón que tivo ao seu cargo o servizo de radioloxía e sobre todo, realizar as operacións cirúrxicas en todas as especialidades, salvo as oculares, que estaban a cargo de Leopoldo Gasalla, senón que ademais atendía o seu sanatorio particular, cultivaba a amizade e, aínda lle quedaba tempo para colaborar en revistas médicas de toda España. Esta faceta publicitaria do Dr. Vega, moi pouco coñecida, iniciaraa en 1913 ao rematar a súa carreira de Medicina.
Dos seus primeiros anos de actividade profesional, en tan difíciles condiciones quedaron as súas memorias; a primeira do ano 1917 Historia de la Medicina de Lugo y su Provincia de Fernando Pardo Gómez, denunciando as carencias de todo tipo e adoptando unha postura de defensa dos intereses dos pacientes, moi na liña do que máis tarde se chamou medicina social.
A partir de 1930, traballando no novo hospital de Santa María, todos os enfermos de beneficencia tiñan a mesma atención que os privados que pagaban as súas estancias.
Ante a lentitude da construción do hospital, construíra el un sanatorio na rúa Montero Ríos do seu propio patrimonio, onde realizou innumerables intervencións.
Medrou a súa fama rapidamente e chegou a ter moito prestixio en toda a rexión, porque aparte de Santiago, que tiña o hospital universitario, as demais capitais estaban nunhas condiciones moi parecidas ás de Lugo.
Nos dous últimos anos da segunda República xa había un ambiente social moi irritado.
Despois do levantamento militar, foi detido e pasou cen días encarcerado antes de que o fusilasen, tras un xuízo sumarísimo cheo de irregularidades e testemuños falsos, no que foi acusado de traizón, pese a non ser militar.
Tivo cinco fillos coa súa muller María Teresa: Rafael, Luís, Santos, Mª Teresa e Mª Luz e 18 netos. Tras o fusilamento foron desposuídos de todos os seus bens e tiveron que irse a vivir a León durante os anos que durou a Guerra. Posteriormente fixaron a súa residencia definitiva en Valladolid. O sanatorio privado do Dr. Vega e a súa finca da rúa Montero Ríos foron incautados polo novo réxime e a súa muller e os seus fillos tiveron que loitar durante moitos anos para recuperalos.
O 21 de outubro de 2006, 70 anos despois do seu fusilamento fíxoselle unha emotiva homenaxe, organizada pola Asociación para a Dignificación das Vítimas do Fascismo. Alí se descubriu un busto seu, na mesma rúa que leva o seu nome.