Po odejściu z Take That, pierwszą płytą Williamsa był utwór "Freedom", który został napisany przez George'a Michaela. Jego pierwszy album nosił tytuł "Life Thru a Lens". Został on sprzedany po raz pierwszy we wrześniu 1997 roku. W tym czasie Williams miał wiele problemów z alkoholem i depresją. "Angels", piosenka z jego pierwszego albumu, stała się jego najbardziej znaną piosenką. Ponieważ "Angels" odniósł taki sukces, album "Life Thru a Lens" stał się o wiele bardziej popularny, a on sam sprzedał ponad trzy miliony egzemplarzy w Europie.
Williams napisał "Millennium", który był piosenką opartą na muzyce z filmów o Jamesie Bondzie, na swój drugi album "I've Been Expecting You". "Millenium" stało się jego pierwszym numerem jeden na listach przebojów. Dwie kolejne piosenki z tego samego albumu, "No Regrets" (którą Williams napisał z Neilem Tennantem i Neilem Hannonem) oraz "Strong", odniosły sukces w Wielkiej Brytanii. Inna piosenka z tego albumu, "She's The One", również stała się numerem jeden.
Williams nie odniósł wielkiego sukcesu poza Europą, dopóki nie nagrał albumu "Sing When You're Winning", który został sprzedany po raz pierwszy w sierpniu 2000 roku. Piosenka "Rock DJ" zdobyła wiele nagród: na przykład, została nazwana "Best Single (song) Of The Year" na BRIT Awards, a MTV dało Robbiemu Williamsowi nagrodę za efekty specjalne w teledysku. W tym czasie Robbie Williams nagrał duet "Kids" z Kylie Minogue. Wiele z jego piosenek, na przykład "Supreme" i "Better Man", stało się popularnych w różnych krajach.
W 2001 roku Williams nagrał covery (kopie) kilku piosenek, które wcześniej wykonywał Frank Sinatra. Jedną z tych piosenek był duet z Nicole Kidman, zatytułowany "Somethin' Stupid". Później, w 2001 roku, rozpoczął sprzedaż albumu "Swing When You're Winning". Album bardzo szybko odniósł sukces. W sumie sprzedał się w 7 milionach egzemplarzy. Piosenka z albumu, "Beyond the Sea", została wykorzystana na końcu filmu "Finding Nemo". W tym czasie nagrał również napisaną przez siebie piosenkę "Eternity", która nie znalazła się na żadnym albumie. Odniosła ona wielki sukces i stała się numerem jeden.
W 2002 roku Williams podpisał kontrakt, w którym zapowiedział, że będzie pracował dla firmy EMI. Przez rok pracował nad swoim kolejnym albumem "Escapology". Wiele osób uważa, że "Escapology" różniło się od wcześniejszej muzyki Williamsa. Album odniósł duży sukces w Europie, ale nie był już tak udany w Ameryce. Do teledysku do piosenki "Something Beautiful" Robbie przeprowadził konkurs. Zwycięzca konkursu udawał, że jest Williamsem w teledysku. Ostatecznie wybrał trzech zwycięzców, więc nakręcił trzy różne teledyski do tej piosenki.
W 2004 roku Williams zebrał w całość swoje najpopularniejsze piosenki. Zbiór ten nazwał "Greatest Hits". Na płycie znalazło się też kilka nowych utworów, na przykład "Radio".
W lutym 2005 roku w programie telewizyjnym BRIT Awards poproszono ludzi o głosowanie, aby odpowiedzieć na pytanie: "Jaka była najlepsza piosenka między 1980 a 2005 rokiem?". Zwycięzcą okazał się utwór "Angels" Williamsa.
W październiku 2005 roku do sprzedaży trafił po raz pierwszy szósty album Williamsa, "Intensive Care". Williams i Steven Duffy napisali piosenki na ten album. W tym czasie czterech wokalistów z Take That pojechało do Londynu na program telewizyjny. Poprosili Williamsa, aby przyjechał, ale on powiedział, że nie chce jechać z nimi do Londynu. Gazeta The Sunday Mirror powiedziała, że inni piosenkarze byli "gutted" (bardzo nieszczęśliwi i rozczarowani), ponieważ Williams nie chciał przyjechać.
W 2006 roku Williams zaczął występować na koncertach na całym świecie. Nagrał swoją nową piosenkę "Rudebox", która bardzo różniła się od jego pozostałych utworów. Wielu osobom nie przypadła ona do gustu, a gazeta The Sun stwierdziła, że "Rudebox" to "najgorsza piosenka w historii". Piosenka odniosła spory sukces, ale album, który również nazywał się "Rudebox", sprzedał się w mniejszej liczbie egzemplarzy niż wszystkie inne albumy Williamsa.
Williams współpracował z Guyem Chambersem i Markiem Ronsonem przy tworzeniu swojego kolejnego albumu, Reality Killed the Video Star. Album ukazał się 9 listopada 2009 roku w Wielkiej Brytanii.
11 października 2009 roku Williams wydał 12-utworowy album kompilacyjny, zatytułowany Songbook. Była to darmowa płyta CD dla gazety The Mail on Sunday. Płyta jest jednorazowym albumem zawierającym niektóre z jego największych hitów - w tym kilka rzadkich występów na żywo.
W październiku 2010 roku Williams wydał swój drugi album z największymi przebojami, In and Out of Consciousness: The Greatest Hits 1990-2010, aby uczcić 20 lat jako artysta koncertowy.
W czerwcu 2011 roku Robbie Williams ogłosił, że pracuje z Garym Barlowem nad nowym solowym albumem.
Był gościem otwierającym koncert z okazji Diamentowego Jubileuszu, który odbył się 4 czerwca 2012 roku przed Pałacem Buckingham.
Dziewiąty album Williamsa zatytułowany Take the Crown ukazał się 5 listopada 2012 roku.
15 listopada 2013 roku ukazał się dziesiąty album Williamsa zatytułowany Swings Both Ways.
