Rathke tok teologisk embedseksamen i København i 1792, men forlot snart teologien og begynte å studere naturvitenskap. Han gjorde flere reiser til Nordland for å undersøke forholdene ved fiskeriene, og samtidig benyttet han anledningen til å studere Norges havfauna. Resultatene av disse reisene har han fremlagt i innberetninger, samt i Beiträge zur Fauna Norwegens, som utkom i 1843, og flere avhandlinger. Han blev i 1810 professor i København, men da Universitetet i Christiania var stiftet, overtok han i 1813 posten som professor i naturhistorie der. Ved sin død testamenterte han sin formue, 60 000 kroner, til universitetet.
