《纽约时报》记者DaveItzkoff所著的新威廉姆斯传记《罗宾》将于本月出版，其中写道：去世前他出现了没有马上诊断出来的大脑紊乱症状—他本来被诊断为帕金森，但其实是得了路易体失智症。疾病导致他会失控大哭，忘记台词，甚至每晚在化妆师怀里啜泣，哀痛自己“无法再有趣起来”，并逐渐失去求生欲望，最终自杀。
威廉姆斯最初被诊断为帕金森病，但跟他身上出现的症状并不吻合，一度导致他被怀疑用药或酗酒。但经过一名神经病理学家诊断，确诊他得的其实是路易体失智症——第二常见的失智症，仅次于阿兹海默。患者的思考、记忆、情感和行动都会受到影响。
《罗宾》一书中写道：受疾病影响的威廉姆斯开始不受控制地哭泣、忘记台词、步履蹒跚。在拍摄《博物馆奇妙夜3》时，他几近崩溃，化妆师CheriMinns回忆道：“每天收工时，他都会在我怀抱里啜泣，这真的非常惨，非常惨。我对他的团队说：‘我只是个化妆师，没有能力处理他身上发生的事。’”
Minns建议他可以回到单口喜剧舞台，去对抗他抑郁的情绪，威廉姆斯只是哭着说：“我做不到，Cheri，我现在已经不知道该怎么做了，我不知道怎么能有趣起来。”在2013年他短暂存活的剧集《疯人疯语》之后，威廉姆斯的健康状况更差了，他越发消瘦、声音颤抖、弯腰驼背。
曾与威廉姆斯一起演了《默克与明蒂》的PamDawber被《疯人疯语》在最后一刻邀来救场，试图挽救收视率。而她马上发现了威廉姆斯不对劲：“我回家后对丈夫说：‘有哪里不对，他的表演很单调，已经失去火花，我不知道这是怎么了。’”
早先被诊断为帕金森时，诊断表示他还能活10年。威廉姆斯也试图振作起来，克服健康问题，他入住了康复中心，希望能控制疾病，但失败了。2014年8月11日，助理发现这位喜剧名家在房内上吊自杀身亡。死前罗宾曾向朋友抱怨陷入个人经济问题，也曾经寻求治疗自己的抑郁症状。此外，这位63岁、身价达到7500万美元的演员曾向朋友吐露因向两位前妻付高额赡养费用已不堪重负，而试图利用售卖掉自己位于加州的600平方英尺的农场而获取现金流，但并未成功。