Efter att hans familj flyttat till Marin County började Williams sin karriär som ståuppkomiker i San Francisco Bay Area i mitten av 1970-talet. Hans första framträdande ägde rum på Holy City Zoo, en komediklubb i San Francisco, där han arbetade sig upp från bartender till att stå på scen.
Williams blev känd för sin roll som Mork i tv-serien Mork & Mindy (1978-1982). Hans idol Jonathan Winters medverkade också i serien. Williams fortsatte med en framgångsrik karriär inom både stand-up comedy och filmskådespeleri.
Han spelade i filmerna The World According to Garp, Good Morning, Vietnam, Dead Poets Society, Awakenings, The Fisher King, Good Will Hunting, Popeye, Hook, Aladdin, Mrs Doubtfire, Jumanji, The Birdcage, Night at the Museum och Happy Feet.
Williams medverkade i musikvideon till "Don't Worry, Be Happy" av Bobby McFerrin. År 2013 spelade Williams huvudrollen som president Dwight D. Eisenhower i Lee Daniels film The Butler.
Före sin död medverkade Williams i den kortlivade komedin The Crazy Ones. Den lades ner strax före hans död.
En gång blev Williams arg på Disney för att de använde hans röst som Genie i Aladdin för att sälja merchandise till filmen. Disney försökte be Williams om ursäkt. Disneybolaget köpte en Picasso-målning åt honom.
Utmärkelser
Williams nominerades tre gånger till Oscars för bästa skådespelare. Han fick Oscar för bästa biroll för sin insats i Good Will Hunting. Han fick två Emmy Awards, fyra Golden Globe Awards, två Screen Actors Guild Awards och fem Grammy Awards.