După ce a părăsit Take That, prima înregistrare a lui Williams a fost piesa "Freedom", scrisă de George Michael. Primul său album s-a numit "Life Thru a Lens". Acesta a fost vândut pentru prima dată în septembrie 1997. În această perioadă, Williams a avut multe probleme cu alcoolul și depresia. "Angels", un cântec de pe primul său album, a devenit cel mai cunoscut cântec al său. Pentru că "Angels" a avut atât de mult succes, albumul "Life Thru a Lens" a devenit mult mai popular, iar în Europa a vândut peste trei milioane de exemplare ale acestuia.
Williams a scris "Millennium", un cântec bazat pe muzica din filmele lui James Bond, pentru cel de-al doilea album al său, "I've Been Expecting You". "Millennium" a devenit primul său Number One în topuri. Alte două cântece de pe același album, "No Regrets" (pe care Williams a scris-o împreună cu Neil Tennant și Neil Hannon) și "Strong", au avut succes în Regatul Unit. Un alt cântec de pe acest album, "She's The One", a devenit, de asemenea, un număr unu.
Williams nu a avut prea mult succes în afara Europei până când a realizat albumul "Sing When You're Winning", care a fost vândut pentru prima dată în august 2000. Piesa "Rock DJ" a câștigat multe premii: de exemplu, a fost numită "Cel mai bun single (cântec) al anului" la BRIT Awards, iar MTV i-a acordat lui Robbie Williams un premiu pentru efectele speciale din videoclip. În această perioadă, Robbie Williams a înregistrat un duet, "Kids", cu Kylie Minogue. Multe dintre melodiile sale, de exemplu, "Supreme" și "Better Man", au devenit populare în multe țări diferite.
În 2001, Williams a înregistrat cover-uri (copii) ale mai multor melodii care fuseseră interpretate anterior de Frank Sinatra. Unul dintre aceste cântece a fost un duet cu Nicole Kidman, intitulat "Somethin' Stupid". Mai târziu, în 2001, a început să vândă albumul "Swing When You're Winning". Albumul a avut succes foarte repede. În total a vândut 7 milioane de copii. Un cântec de pe album, "Beyond the Sea", a fost folosit la finalul filmului "Finding Nemo". În această perioadă, a înregistrat și un cântec scris de el, "Eternity", care nu a apărut pe niciun album. Acesta a avut un mare succes și a devenit un cântec Number One.
În 2002, Williams a semnat un contract prin care spunea că va lucra pentru compania EMI. A lucrat la următorul său album, "Escapology", timp de un an. Mulți oameni cred că "Escapology" a fost diferit de muzica anterioară a lui Williams. Albumul a avut un mare succes în Europa, dar nu la fel de mult în America. Pentru videoclipul piesei "Something Beautiful", Robbie a organizat un concurs. Câștigătorul concursului a pretins că este Williams în videoclip. În cele din urmă, a ales trei câștigători, așa că a realizat trei videoclipuri diferite pentru cântec.
În 2004, Williams și-a reunit cele mai populare cântece. El a numit această colecție "Greatest Hits". Pe acest album au existat și câteva cântece noi, de exemplu, "Radio".
În februarie 2005, emisiunea TV BRIT Awards a cerut oamenilor să voteze pentru a răspunde la întrebarea "Care a fost cel mai bun cântec între 1980 și 2005?". Câștigătorul a fost "Angels" de Williams.
În octombrie 2005, cel de-al șaselea album al lui Williams, "Intensive Care", a fost vândut pentru prima dată. Williams și Steven Duffy au scris cântecele pentru acest album. În această perioadă, patru dintre cântăreții de la Take That au plecat la Londra pentru o emisiune TV. Aceștia l-au rugat pe Williams să vină, dar acesta a spus că nu vrea să vină la Londra cu ei. Ziarul The Sunday Mirror a spus că ceilalți cântăreți au fost "gutted" (foarte nefericiți și dezamăgiți) pentru că Williams nu a vrut să vină.
În 2006, Williams a început să susțină concerte în toată lumea. El a înregistrat un nou cântec, "Rudebox", foarte diferit de celelalte cântece ale sale. Multor oameni nu le-a plăcut, iar ziarul The Sun a spus că "Rudebox" este "cel mai prost cântec din toate timpurile". Cântecul a avut destul de mult succes, dar albumul, care s-a numit tot "Rudebox", s-a vândut în mai puține exemplare decât oricare dintre celelalte albume ale lui Williams.
Williams a lucrat cu Guy Chambers și Mark Ronson pentru următorul său album, Reality Killed the Video Star. Albumul a fost lansat pe 9 noiembrie 2009 în Regatul Unit.
Pe 11 octombrie 2009 Williams a publicat un album de compilație cu 12 piese, intitulat Songbook. Acesta a fost un CD gratuit pentru ziarul The Mail on Sunday. CD-ul este un album unic cu unele dintre cele mai mari hituri ale sale - inclusiv câteva interpretări live rare.
În octombrie 2010, Williams a lansat cel de-al doilea album cu cele mai mari succese ale sale, In and Out of Consciousness: The Greatest Hits 1990-2010, pentru a sărbători 20 de ani de activitate ca artist.
În iunie 2011, Robbie Williams a declarat că lucrează cu Gary Barlow la un nou album solo.
El a cântat în deschiderea concertului Jubileului de Diamant, care a avut loc în fața Palatului Buckingham pe 4 iunie 2012.
Cel de-al nouălea album al lui Williams, Take the Crown, a fost lansat pe 5 noiembrie 2012.
Pe 15 noiembrie 2013 a fost lansat cel de-al zecelea album al lui Williams, Swings Both Ways.
