Nachdem er Take That verlassen hatte, war Williams' erste Platte der Song "Freedom", der von George Michael geschrieben wurde. Sein erstes Album hieß "Life Thru a Lens". Es wurde erstmals im September 1997 verkauft. Zu dieser Zeit hatte Williams viele Probleme mit Alkohol und Depressionen. "Angels", ein Lied aus seinem ersten Album, wurde sein berühmtester Song. Weil "Angels" so erfolgreich war, wurde das Album "Life Thru a Lens" viel populärer, und er verkaufte mehr als drei Millionen Exemplare davon in Europa.
Williams schrieb "Millennium", einen Song, der auf der Musik aus den James-Bond-Filmen basiert, für sein zweites Album "I've Been Expected You". "Millennium" wurde seine erste Nummer eins in den Charts. Zwei weitere Songs desselben Albums, "No Regrets" (das Williams zusammen mit Neil Tennant und Neil Hannon schrieb) und "Strong", waren beide im Vereinigten Königreich erfolgreich. Ein weiterer Song aus diesem Album, "She's The One", wurde ebenfalls zur Nummer Eins.
Williams war außerhalb Europas nicht sehr erfolgreich, bis er das Album "Sing When You're Winning" machte, das im August 2000 erstmals verkauft wurde. Der Song "Rock DJ" gewann viele Preise: Bei den BRIT Awards wurde er beispielsweise als "Beste Single (Song) des Jahres" ausgezeichnet, und MTV verlieh Robbie Williams eine Auszeichnung für die Spezialeffekte im Video. Zu dieser Zeit nahm Robbie Williams ein Duett "Kids" mit Kylie Minogue auf. Viele seiner Songs, zum Beispiel "Supreme" und "Better Man", wurden in vielen verschiedenen Ländern populär.
Im Jahr 2001 nahm Williams Covers (Kopien) von mehreren Liedern auf, die zuvor von Frank Sinatra aufgeführt worden waren. Einer dieser Songs war ein Duett mit Nicole Kidman mit dem Titel "Somethin' Stupid". Später im Jahr 2001 begann er, das Album "Swing When You're Winning" zu verkaufen. Das Album wurde sehr schnell erfolgreich. Insgesamt verkaufte er 7 Millionen Exemplare. Ein Lied aus dem Album, "Beyond the Sea", wurde am Ende des Films "Finding Nemo" verwendet. Zu dieser Zeit nahm er auch ein Lied auf, das er geschrieben hatte, "Eternity", das auf keinem Album zu finden war. Es war sehr erfolgreich und wurde ein Nummer-Eins-Song.
Im Jahr 2002 unterzeichnete Williams einen Vertrag, um zu sagen, dass er für die Firma EMI arbeiten würde. Er arbeitete ein Jahr lang an seinem nächsten Album "Escapology". Viele Leute denken, dass "Escapology" anders war als Williams' frühere Musik. Das Album war in Europa sehr erfolgreich, aber in Amerika war es nicht so erfolgreich. Für das Video zu dem Song "Something Beautiful" veranstaltete Robbie einen Wettbewerb. Der Gewinner des Wettbewerbs gab sich in dem Video als Williams aus. Am Ende wählte er drei Gewinner aus, also machte er drei verschiedene Videos für den Song.
Im Jahr 2004 stellte Williams seine beliebtesten Lieder zusammen. Er nannte diese Sammlung "Greatest Hits". Es gab auch einige neue Lieder auf diesem Album, zum Beispiel "Radio".
Im Februar 2005 forderte die BRIT Awards TV-Show die Leute auf, für die Beantwortung der Frage "Welches war der beste Song zwischen 1980 und 2005? Der Gewinner war "Angels" von Williams.
Im Oktober 2005 wurde Williams' sechstes Album "Intensive Care" erstmals verkauft. Williams und Steven Duffy schrieben die Songs für dieses Album. Zu dieser Zeit fuhren vier der Sänger von Take That für eine Fernsehshow nach London. Sie baten Williams zu kommen, aber er sagte, er wolle nicht mit ihnen nach London kommen. Die Zeitung The Sunday Mirror sagte, dass die anderen Sänger "ausgeweidet" (sehr unglücklich und enttäuscht) waren, weil Williams nicht kommen würde.
Im Jahr 2006 begann Williams bei Konzerten auf der ganzen Welt aufzutreten. Er nahm seinen neuen Song "Rudebox" auf, der sich sehr von seinen anderen Songs unterschied. Viele Leute mochten ihn nicht, und die Zeitung The Sun sagte, "Rudebox" sei "der schlechteste Song aller Zeiten". Der Song war recht erfolgreich, aber das Album, das auch "Rudebox" genannt wurde, verkaufte sich weniger als alle anderen Alben von Williams.
Williams arbeitete mit Guy Chambers und Mark Ronson für sein nächstes Album "Reality Killed the Video Star" zusammen. Das Album wurde am 9. November 2009 im Vereinigten Königreich veröffentlicht.
Am 11. Oktober 2009 veröffentlichte Williams ein 12-Track-Sammelalbum mit dem Titel Songbook. Es war eine Gratis-CD für die Zeitung The Mail on Sunday. Die CD ist ein einmaliges Album mit einigen seiner größten Hits - darunter mehrere seltene Live-Auftritte.
Im Oktober 2010 veröffentlichte Williams sein zweites Album mit den größten Hits, In and Out of Consciousness: The Greatest Hits 1990-2010, um 20 Jahre als darstellender Künstler zu feiern.
Im Juni 2011 sagte Robbie Williams, er arbeite mit Gary Barlow an einem neuen Soloalbum.
Er war der Eröffnungsakt beim Konzert zum Diamantenjubiläum, das am 4. Juni 2012 vor dem Buckingham-Palast stattfand.
Williams' neuntes Album Take the Crown wurde am 5. November 2012 veröffentlicht.
Am 15. November 2013 erschien Williams' zehntes Album Swings Both Ways.
