Основные направления научной деятельности Рафика Мухаметшина сосредоточены в области исламоведения. Р. М. Мухаметшин как ученый-исламовед широко известен научной общественности Республики Татарстан и России. Спектр его научных интересов обширен: история татарской общественной мысли, исламоведение и политические процессы в России и современном мире. Он автор около 120 научных трудов, включая 6 монографий общим объемом более 100 п.л.
Под руководством Рафика Мухаметшина подготовлены более десятка докторов и кандидатов наук. Он является автором нескольких монографий, в том числе ставших фундаментальными «Татары и ислам в XX веке» (Казань, 2003) и «Ислам в общественной и политической жизни татар и Татарстана» (Казань, 2005). Р. М. Мухаметшин является членом авторских коллективов в целом ряде международных изданий. В 1997 г. под его редакцией вышел сборник «L`islam de Russie» (Paris, 1997), в 2002 году Рафик Мухаметшин участвовал в написании монографии «Islam in Post-Soviet Russia. Public and private faces» (London and New York).
Рафик Мухаметшин принимал участие во многих международных научных конференций в Японии, США, Турции, Германии, Великобритании, Франции, Иране, Узбекистане.
Р. М. Мухаметшин член двух докторских диссертационных Советов по истории, политологии и социологии. Член Экспертного Совета при Совете по делам религий при Кабинете Министров Республики Татарстан.
Лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники (2005).