Merasa salah tempat, Rachel memutuskan untuk meninggalkan kuliahnya. Rachel pun hijrah ke Jakarta dan terjun ke dunia model. Namanya mulai dikenal setelah membintangi videoklip Sephia milik kelompok musik Sheila on 7. Berkat aktingnya sebagai `kekasih gelap` pada klip tersebut, ia meraih penghargaan sebagai Model Klip Terbaik MTV 2001. Rachel pun menjajal dunia seni peran. Berawal dari sinetron seperti Lupus Milenia dan Strawberry, Rachel terjun ke layar lebar. Melalui film Eliana, Eliana dan bersanding dengan pemain kawakan sekelas Jajang C. Noer, Rachel memulai sukses di dunia film. Walau tidak segegap gempita film Ada Apa dengan Cinta, misalnya, Eliana, Eliana berhasil merebut penghargaan untuk kategori `Best Young Cinema Award`, penghargaan dari kritikus film internasional dan `Best Promising Young Director` pada festival film di Singapura. Sukses film pertamanya, diikuti oleh film-film berikutnya antara lain Arisan (2003), Janji Joni (2005), dan Vina Bilang Cinta (2005).
Rachel menikah dengan Muhamad Akbar Pradana yang akrab dipanggil Ebes pada tanggal 25 Juli 2005. Pernikahan ini telah dikaruniai seorang anak Muhammad Kale Mata Angin (lahir 29 Juli 2006). Pada tanggal 13 Oktober 2010, Rachel Resmi Bercerai dengan Ebes. Dalam sidang putusan itu, hakim juga menyerahkan hak pengasuhan anak kepada Rachel. Pada tanggal 16 Desember 2011, Rachel Maryam telah menikah lagi secara diam-diam dengan Edwin Aprihandono (Edo) yang seorang pengusaha. Pernikahan itu digelar secara sederhana dan hanya orang-orang terdekat saja yang hadir. Pada pemilu legislatif 2014, Rachel maju sebagai calon legislatif DPD dapil Jawa Barat II, ia pun lolos ke Senayan dan menjadi anggota DPR periode 2014-2019 dengan perolehan suara 58.758 suara.