Родился 26 марта 1962 года в г. Джамму в штате Джамму и Кашмир Индии, вырос в Нью-Дели.
В 1988 году получил степень Ph.D. по информатике в Калифорнийском университете в Беркли.
В 2001 году стал лауреатом премии Гёделя за работу над теоремой PCP в теории вычислительной сложности и её приложениями.
Благодаря его помощи и поддержке молодые Сергей Брин и Ларри Пейдж смогли создать свой поисковик Google и впоследствии стать одними из самых влиятельных людей в сфере информационных технологий.
Был членом редколлегий нескольких компьютерных журналов: SIAM Journal on Computing, Journal of Computer and System Sciences, ACM Transactions on Knowledge Discovery from Data, IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering.
5 июня 2009 года был найден утонувшим в бассейне собственного дома в г. Атертон, Калифорния, США.
Раджив Мотвани был женат на Asha Jadeja, оставил двух дочерей: Naitri и Anya.
Раджив Мотвани — соавтор двух известных учебников по теории вычислительной сложности:
«Какую бы технологию вы сегодня ни использовали, в ней наверняка есть частичка Раджива Мотвани» (Сергей Брин).