Depois que sua família se mudou para o condado de Marin, Williams começou sua carreira fazendo shows de comédia na área da Baía de São Francisco em meados da década de 1970. Sua primeira apresentação aconteceu no Holy City Zoo, um clube de comédia em San Francisco, onde ele trabalhou desde o bar até a subida ao palco.
Williams tornou-se famoso por seu papel como Mork na série de televisão Mork & Mindy (1978-1982). Seu ídolo Jonathan Winters também apareceu no programa. Williams seguiu para uma carreira de sucesso tanto na comédia stand-up quanto na atuação cinematográfica.
Ele atuou nos filmes The World According to Garp, Good Morning, Vietnam, Dead Poets Society, Awakenings, TheFisher King, Good Will Hunting, Popeye, Hook, Aladdin, Mrs. Doubtfire, Jumanji, The Birdcage, Night at the Museum, e Happy Feet.
Williams apareceu no vídeo musical de "Don't Worry, Be Happy" de Bobby McFerrin. Em 2013, Williams estrelou como Presidente DwightD. Eisenhower no The Butler de Lee Daniels.
Antes de sua morte, Williams estrelou a comédia de curta duração The Crazy Ones. Ela foi cancelada pouco antes de sua morte.
Uma vez Williams ficou bravo com a Disney por usar sua voz como Gênio em Aladino para vender mercadorias para o filme. A Disney tentou pedir desculpas ao Williams. A empresa Disney comprou um quadro de Picasso para ele.
Prêmios
Williams foi nomeado três vezes para o Oscar de Melhor Ator. Ele recebeu o Oscar de Melhor Ator Coadjuvante por sua atuação na Caça à Boa Vontade. Ele recebeu dois Emmy Awards, quatro Golden Globe Awards, dois Screen Actors Guild Awards e cinco GrammyAwards.