El 31 de enero de 2013 Raúl Tamudo vuelve a Primera División de España para retornar al Rayo Vallecano de Madrid. El domingo 24 de febrero redebutó con el Rayo Vallecano en un partido contra el Real Valladolid Club de Fútbol y aunque estuvo muy cerca de marcar, sudadera real madrid su primer gol y único no llegaría hasta el 17 de marzo en el encuentro contra el Fútbol Club Barcelona en el Camp Nou.
