En la década de 1980 aparece como rostro infantil en las películas Los santos inocentes, protagonizada por su abuelo y El hermano bastardo de Dios, dirigida por su padre. Su carrera como actor adulto comienza en 1996, realizando papeles secundarios en Más que amor, frenesí, de Alfonso Albacete y Miguel Bardem, Pon un hombre en tu vida, de Eva Lesmes y El tiempo de la felicidad, de Manuel Iborra.

En 1997 protagoniza Tranvía a la Malvarrosa a las órdenes de José Luis García Sánchez, película por la que es nominado al Premio Goya como actor revelación, mientras Pedro Almodóvar le elige para el papel principal de Carne trémula, donde coincide con Javier Bardem y Ángela Molina.

En 1998 se incorpora a la comedia televisiva A las once en casa y en 2001 debuta en la dirección con el cortometraje Las noches vacías, además de encarnar al poeta alicantino Miguel Hernández en una producción de dos capítulos para Televisión Española.

en 2005 se vuelca en el guion y la dirección de su primera película, Síndrome, (seleccionada para competición en el prestigioso Festival de Locarno), rodada tras ganar una mención especial en el Festival de Málaga (2001) por su primer cortometraje como director Las noches vacías, protagonizado y escrito, al igual que Síndrome, por la que es su esposa y musa, Adriana Davidova, que también es autora del guion de La inercia de los cuerpos, su segundo largometraje como director, una comprometida reflexión sobre el sistema sanitario y la relación médico-paciente cuyo rodaje comienza en octubre de 2006 con la primera filmación en 35 mm de un eclipse anular de sol en España y se prolonga, debido a necesidades de producción, durante los periodos de verano de 2007 y 2008.

También en 2007 presenta su segundo cortometraje como director, Huellas, que gana en el marco del Festival de Calasparra el premio A.E.T. 2007. En 2008 presenta el que es su primer libro sobre cine, Soñar en acción, editado por la Fundación Autor. También en 2008 prepara el estreno de un nuevo largometraje experimental como director rodado en el 2007: La esquina.

Ha protagonizado también varias películas en Italia (Mare Largo, con Claudio Amendola, Cefalonia, con Sarah Miles y Daniele Liotti); Francia (Tangos Volés, de Eduardo de Gregorio, con Juan Echanove y Sylvie Testud); Cuba (Las noches de Constantinopla, de Orlando Rojas) y, sumándose a su incipiente trayectoria como director, ha retomado su labor como actor en la ópera prima del escritor Hernán Migoya, Soy un pelele, junto a Roberto Boladeras, que se estrenó en Sitges 2008.

En 2009 y a lo largo de 2010 Liberto Rabal se incorpora a la exitosa serie de TVE Amar en tiempos revueltos para dar vida al periodista Adolfo Carmona durante la quinta temporada. Al mismo tiempo acaba el rodaje de un nuevo largometraje como director, La Esquina protagonizado por Adriana Davidova, Moisés Molin y Francisco Brives. También a lo largo de 2009 graba varios discos de poemas, entre los que destaca un disco-libro sobre el poeta Miguel Hernández destinado a la conmemoración del centenario del naciemiento del poeta y un disco recitando poetas del 50 y posteriores junto a Adriana Davidova. Liberto comienza también en el 2009 su andadura como conferenciante impartiendo varias conferencias sobre trabajo de equipo y de relación en la facultad de medicina de la UAM y sobre diversos temas, siempre relacionados con el cine y la relación interpersonal.