Voordat Robin Williams aan zijn filmcarrière begon studeerde hij politicologie. Hij verwisselde deze studie later voor een theateropleiding. Dit resulteerde al snel in een aantal optredens als stand-up komediant.
Aan het eind van de jaren zeventig werd Williams gevraagd om in een aflevering van de TV-serie "Happy Days" te spelen. Dit optreden leverde hem een vaste rol op in de opvolger van deze serie, "Mork and Mindy" genaamd.
Vanaf de jaren tachtig verscheen Robin Williams ook in diverse speelfilms.
Good Morning, Vietnam (1987) kan als zijn echte doorbraak beschouwd worden. Andere grote successen waren
Mrs. Doubtfire (1993) waarin hij zowel een vader als een oudere huishoudster speelt en
Good Will Hunting (1997) waar hij de psycholoog van Will Hunting (
Matt Damon) vertolkt.
Recenter verscheen Robin Wiliams in
Man of the Year en
Night at the Museum (2006).