彼のキャリアにおける金字塔『グッド・ウィル・ハンティング/旅立ち』では、心に傷を負った天才青年を見守る心理学者ショーン役を熱演。脚本を手掛け、共演も果たした若き日のマット・デイモンは、彼の直感的な演技に衝撃を受けたという。
特に有名なのが、亡き妻の奇癖を語るシーンだ。あのセリフはロビン・ウィリアムズによる完全な即興であり、カメラマンが笑いをこらえきれずに画面がわずかに揺れている様子すらそのまま本編に採用された。この深みある演技により、彼は米映画芸術科学アカデミーからアカデミー助演男優賞を授与され、名実ともに映画界の頂点へと上り詰めた。