Rainer Haag promovierte im Jahr 1995 bei Prof. A. de Meijere an der Universität Göttingen. In den Jahren 1996 und 1997 arbeitete er als Postdoc bei Prof. S. V. Ley, University of Cambridge (England) und von 1997 bis 1999 bei Prof. G. M. Whitesides, Harvard University, Cambridge (USA). Von 1999 bis 2002 habilitierte er und war Forschungsgruppenleiter am Materialforschungszentrum (FMF) der Universität Freiburg. Er ist Träger des ADUC-Habilitanden-Preises 2000, des Reimund-Stadler-Preises 2001 und des Heinz-Maier-Leibnitz-Preises 2002 der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Im Jahr 2003 erhielt er den Dozentenpreis der Deutschen Chemischen Industrie. Im selben Jahr wurde er als Professor für Organische Polymerchemie an die Universität Dortmund berufen. Im Jahr 2004 wechselte Rainer Haag an die Freie Universität Berlin, wo er die Professur für Organische und Makromolekulare Chemie innehat. Seit 2008 leitet er den Sonderforschungsbereich 765 „Multivalenz als chemische Organisation und Wirkprinzip“. Seine Forschungsinteressen sind dendritische Polymere als hochfunktionelle polymere Träger für die Katalyse, makromolekulare Nanotransporter für die DNA- und Wirkstoffabgabe sowie proteinresistente Materialoberflächen. Im Jahr 2004 erhielt seine Gruppe den Nachwuchsforscherpreis NanoFutur des Bundesministeriums für Wissenschaft und Forschung. Gemeinsam mit dem Startup-Unternehmen Dendropharm wurde er 2016 mit dem Innovationspreis Berlin-Brandenburg ausgezeichnet.