Dopo aver lasciato i Take That, il primo disco di Williams fu la canzone "Freedom", scritta da George Michael. Il suo primo album fu chiamato "Life Thru a Lens". Fu venduto per la prima volta nel settembre 1997. In questo periodo, Williams aveva molti problemi con l'alcol e la depressione. "Angels", una canzone del suo primo album, divenne la sua canzone più famosa. Dato il successo di "Angels", l'album "Life Thru a Lens" divenne molto più popolare, e vendette più di tre milioni di copie in Europa.
Williams scrisse "Millennium", che era una canzone basata sulla musica dei film di James Bond, per il suo secondo album, "I've Been Expecting You". "Millennium" divenne il suo primo numero uno nelle classifiche. Altre due canzoni dello stesso album, "No Regrets" (che Williams scrisse con Neil Tennant e Neil Hannon) e "Strong", ebbero entrambe successo nel Regno Unito. Un'altra canzone di questo album, "She's The One", divenne anch'essa un numero Uno.
Williams non ebbe molto successo fuori dall'Europa fino a quando non fece l'album "Sing When You're Winning", che fu venduto per la prima volta nell'agosto 2000. La canzone "Rock DJ" vinse molti premi: per esempio, fu chiamata "Best Single (song) Of The Year" ai BRIT Awards, e MTV diede a Robbie Williams un premio per gli effetti speciali nel video. In questo periodo, Robbie Williams registrò un duetto, "Kids", con Kylie Minogue. Molte delle sue canzoni, per esempio "Supreme" e "Better Man", divennero popolari in molti paesi diversi.
Nel 2001, Williams registrò delle cover (copie) di diverse canzoni che erano state eseguite in precedenza da Frank Sinatra. Una di queste canzoni era un duetto con Nicole Kidman, chiamato "Somethin' Stupid". Più tardi, nel 2001, iniziò a vendere l'album "Swing When You're Winning". L'album ebbe successo molto rapidamente. Complessivamente vendette 7 milioni di copie. Una canzone dell'album, "Beyond the Sea", fu usata alla fine del film "Finding Nemo". In questo periodo, registrò anche una canzone che aveva scritto, "Eternity", che non era su nessun album. Ebbe molto successo e divenne una canzone numero uno.
Nel 2002, Williams firmò un contratto per dire che avrebbe lavorato per la compagnia EMI. Lavorò al suo album successivo, "Escapology", per un anno. Molte persone pensano che "Escapology" fosse diverso dalla musica precedente di Williams. L'album ebbe molto successo in Europa, ma non in America. Per il video della canzone "Something Beautiful", Robbie fece un concorso. Il vincitore del concorso fingeva di essere Williams nel video. Alla fine, scelse tre vincitori, così fece tre diversi video per la canzone.
Nel 2004, Williams mise insieme le sue canzoni più popolari. Ha chiamato questa raccolta "Greatest Hits". C'erano anche alcune nuove canzoni in questo album, per esempio, "Radio".
Nel febbraio 2005, lo show televisivo dei BRIT Awards ha chiesto alla gente di votare per rispondere alla domanda "Qual è stata la migliore canzone tra il 1980 e il 2005?" Il vincitore fu "Angels" di Williams.
Nell'ottobre 2005, il sesto album di Williams, "Intensive Care", fu venduto per la prima volta. Williams e Steven Duffy hanno scritto le canzoni di questo album. In questo periodo, quattro dei cantanti dei Take That andarono a Londra per uno show televisivo. Chiesero a Williams di venire, ma lui disse che non voleva venire a Londra con loro. Il giornale The Sunday Mirror disse che gli altri cantanti erano "gutted" (molto infelici e delusi) perché Williams non sarebbe venuto.
Nel 2006, Williams iniziò ad esibirsi in concerti in tutto il mondo. Registrò la sua nuova canzone, "Rudebox", che era molto diversa dalle altre sue canzoni. A molte persone non piacque, e il giornale The Sun disse che "Rudebox" era "la peggiore canzone di sempre". La canzone ebbe un discreto successo, ma l'album, anch'esso chiamato "Rudebox", vendette meno copie di tutti gli altri album di Williams.
Williams ha lavorato con Guy Chambers e Mark Ronson per il suo album successivo, Reality Killed the Video Star. L'album è stato pubblicato il 9 novembre 2009 nel Regno Unito.
L'11 ottobre 2009 Williams ha pubblicato un album compilation di 12 tracce, intitolato Songbook. Era un CD gratuito per il giornale The Mail on Sunday. Il CD è un album unico di alcuni dei suoi più grandi successi - comprese alcune rare performance dal vivo.
Nell'ottobre 2010 Williams ha pubblicato il suo secondo greatest hits album, In and Out of Consciousness: The Greatest Hits 1990-2010, per celebrare 20 anni come artista.
Nel giugno 2011 Robbie Williams ha detto che stava lavorando con Gary Barlow su un nuovo album da solista.
È stato l'artista di apertura del concerto per il Giubileo di diamante tenutosi fuori da Buckingham Palace il 4 giugno 2012.
Il nono album di Williams, Take the Crown, è stato pubblicato il 5 novembre 2012.
Il 15 novembre 2013 è uscito il decimo album di Williams, Swings Both Ways.
