Крупнейшие постановки Роберта Уилсона: "Жизнь и времена Зигмунда Фрейда" (1969), "Взгляд глухого" (1971), "Гора Ка и террасы гардений" (1972, в Иране спектакль продолжался семь дней), "Жизнь и времена Иосифа Сталина" (немая опера продолжительностью 12 часов, 1973, Нью-Йорк), "Эйнштейн на пляже" (1976, опера на музыку Филипа Гласса), "Death, Destruction & Detroit" (2 части, 1979 и 1987, на сцене Schaubuеhne в Берлине). В начале 80-х реализует свой самый амбициозный проект — "Гражданские войны: дерево легче измерить, когда оно срублено". Задуманная и поставленная совместно с художниками разных стран, эта опера так и не была показана полностью — ее части демонстрировались на олимпийском фестивале в Лос-Анджелесе в 1984 году и затем в Европе и Японии.
С 1985 года ставит оперы на сценах всего мира, а также спектакли классического драматического репертуара — в нетрадиционной постановке. Они, как правило, имеют огромный успех, режиссер — обладатель множества театральных наград. Помимо этого, Роберт Уилсон является автором видеофильмов, выступает в качестве художника, дизайнера мебели и ландшафтного архитектора. Его выставка "Memory/Loss" на Венецианской биеннале 1993 года была удостоена "Золотого льва".