Godine 2002. otišao je u Lens, gdje je osam godina igrao u juniorskoj momčadi, prije nego je 2010. debitirao za seniorsku momčad; debi je imao 7. studenog2010. u ligaškoj utakmici protiv Montpelliera. Nakon samo jedne sezone i 23 nastupa, Varane je na ljeto 2011. godine otišao u Real Madrid. Otkako je prešao u Madrid, Varane je odigrao više od 200 utakmica i osvojio više od 15 velikih trofeja, uključujući dvije La Lige i čak četiri Lige prvaka. Godine 2021. prelazi u engleski Manchester United, koji napušta 2024. godine.
Član francuske reprezentacije od omladinskih kategorija, Varane je u ožujku 2013. debitirao za seniorsku selekciju, nakon što je ranije igrao za U-18, U-20 i U-21 momčadi. Predstavljao je Francusku na Svjetskom prvenstvu 2014. godine, gdje je bio nominiran za nagradu za najboljeg mladog igrača turnira; ista je na kraju otišla njegovom reprezentativnom kolegi, Paulu Pogbi. Na Euru 2016. nije igrao zbog ozljede, ali se vratio za Svjetsko prvenstvo 2018. godine, gdje je postigao vodeći gol za Francusku u četvrtfinalnoj utakmici protiv Urugvaja.
