Soudní lékař označil Williamsovu smrt za sebevraždu zadušením následkem oběšení. Oficiálně tím bylo potvrzeno, že si herec vzal život sám. Williamse našli mrtvého 11. srpna ve svém domě v Tiburonu u San Franciska. Kolem krku měl pásek přivázaný ke dveřím jeho ložnice.
Vdova Susan po smrti Robina také přiznala, že bojoval s Parkinsovou chorobou a dlouhodobě trpěl úzkostnými stavy a depresí. Kvůli depresím Williams chodil na terapie a v červenci se dokonce léčil na klinice pro osoby léčící se ze závislosti. Jeho přátelé ale popírali, že by měl větší problémy s alkoholem nebo s drogami, jak o tom spekulovala některá média.
Williams proslul zejména svými komediálními rolemi, například v komedii Mrs. Doubtfire – Táta v sukni. Ani vážnější role mu ale nebyly cizí, dokonce byl za ně mnohokrát nominován na Oscara a v roce 1997 ho dokonce získal za roli psychiatra v psychologickém dramatu Dobrý Will Hunting.
