Отец Рэйчел — инженер-биохимик, мать занимается молекулярной биологией, дед был чемпионом США по фехтованию.
Рэйчел поступила в Стэнфордский университет, где с осени 2011 года начнёт изучать химические технологии.
Спортсменка серьёзно увлечена благотворительностью. Она является представителем «Основ чтения» (англ. Reading Is Fundamental) крупнейшей некоммерческой организации США занятой ликвидацией неграмотности среди бедного населения и поощрением к чтению маленьких детей.
Рэйчел начала кататься на коньках в возрасте четырёх лет. Ей на день рождения предложили выбрать себе подарок и она попросила уроки фигурного катания.
Кроме одиночного катания Рэйчел занималась и парным.В 2004 году, вместе с Эндрю Спероффом, она выиграла турнир «U.S. Intermediate Championships».
В одиночном катании Рэйчел выиграла чемпионат США среди детей в возрасте 12-ти лет (2005 год). Как правило, победители этого турнира участвуют в следующем сезоне в юниорской серии Гран-при, но Флатт не смогла соревноваться в этих турнирах из-за возрастных ограничений ИСУ (ей не исполнилось 13-ти и она не могла считаться юниоркой).
В следующем сезоне она стала второй на чемпионате страны среди юниоров.
Гран-при среди юниоров сезона 2006/2007 Рэйчел пропустила из-за травмы, а на «взрослом» чемпионате США стала пятой.
Международный дебют Рэйчел Флатт состоялся в сезоне 2007/2008. Она стала второй в финале юниорской серии Гран-при, заняла место на чемпионате США и выиграла чемпионат мира среди юниоров. Во «взрослом» чемпионате мира или чемпионате Четырёх континентов она не смогла принять участия так же по возрасту.
В сезоне 2008/2009, Рэйчел участвовала в серии Гран-при. На турнире «Skate America» стала четвёртой, а на «Cup of Russia» — второй. На чемпионате страны завоевала серебряную медаль. На дебютном для себя чемпионате четырёх континентов заняла с седьмое место, а на последовавшем чемпионате мира стала пятой.
Она стала чемпионкой США в следующем, олимпийском сезоне, и заняла на Играх 7-е место с результатом 182,49 балла.
Флэтт завоевала серебряную медаль на чемпионате США 2011 и была направлена на чемпионат мира. За неделю до начала чемпионата, у неё был диагностирован стрессовый перелом ноги. Тем не менее, ее тренер Том Закрайджек заявил, что он чувствовал, что Флэтт сможет выступить на чемпионате и замена спортсменки не была произведена (первой запасной была Мирай Нагасу) . Во время соревнований, Флэтт сорвала один прыжок в короткой программе и три в произвольной и заняла 12-е место. После, она признавалась что испытывала сильные боли во время прокатов . Вскоре после чемпионата мира, Рэйчел объявила, что больше не будет тренироваться у Закрайджека так как поступила в Стэмфорд и переезжает в связи с этим из Колорадо-Спрингс. В июне 2011 года Ассоциация фигурного катания США оштрафовала Рэйчел на неназванную сумму, за то что она не сообщила о травме перед чемпионатом мира.