Родился 21 июля 1952 года в Чикаго, США, в весьма обеспеченной семье. Его отец был одним из крупных руководителей в компании "Форд" и обеспечивал семье безбедное существование Робин Уильямс окончил престижную Джульярдскую школу драмы.
Прославился в середине 70-х годов в комедийных телесериалах «Счастливые дни» и «Минди». Дебютировал в кино в эпизодической роли в 1977, заглавную сыграл в не пользовавшейся успехом картине «Попай» (Popeye, 1980) Роберта Олтмена, а по-настоящему заявил о себе как талантливом актере в фильме «Мир по Гарпу» (The World According To Garp, 1982) Джорджа Роя Хилла. Комический жанр долгое время был единственным, в котором режиссеры видели Уильямса. Он снимался в фильмах «Выжившие» (The Survivors, 1983); «Москва на Гудзоне» (Moscow On The Hudson, 1984); «Клуб Рай» (Club Paradise, 1986) и «Лучшие времена» (The Best Of Times, 1986).
Подвижное изменчивое лицо и хорошая пластика обеспечили успех его персонажей в фильмах 1995 «Джуманджи» и «Девять месяцев»; в фарсе «Клетка для пташек» (1996), а в суперпопулярной «Миссис Даутфайр» (Mrs. Doubtfire, 1993, также и сопродюсер фильма), комедии с переодеванием, актер оказался поистине находкой для жанра так называемого семейного фильма. Как и в «Миссис Даутфайр» в образе пожилой приходящей домработницы, в «Капитане Крюке» (Hook, 1991) Стивена Спилберга он был убедителен в роли Питера Пэна, не хотевшего быть взрослым.
Комедия `Миссис Даутфайр` (1993) - первый фильм компании `Blue Wolf Productions`, основанной Уильямсом и его женой Марсией Гарсез. Лента `Миссис Даутфайр` стала также продюсерским дебютом Робина Уильямса.Последние его роли- в фильмах "Бессоница"(2002) и "Окончательный монтаж"(2004)