Apja: Peter Williams, művésznevén Pete Conway, kabaréművész. Tunstallban, Stoke-on-Trent legészakibb részén született és nőtt fel. Iskolái elvégzése után rendőrnek készült, majd 7 évig rendőrként is szolgált, de közben nem adta fel álmát, hogy szórakoztatóművész legyen. Pete 1973-ban megnyerte a New Faces című TV-s tehetségkutató műsort. Közel 30 éve dolgozik a szórakoztatóiparban.

 Anyja: Janette Theresa Williams. A válás után egyedül nevelte a két gyereket (Robbie akkor 3, Sally pedig 13 éves volt) Jan vette észre az újságban a hírdetést, hogy fiúcsapathoz keresnek tagot, és így vették be a 16 éves Robot a Take Thatbe. Valamint Robbie neki írta/ajánlotta a One of God's better people c. számát, mely a Life Thru a Lens (első szólóalbumán) jelent meg.
Nem sokkal 2008 karácsonya előtt édesanyja szívproblémákkal kórházba került és bypass-műtétet hajtottak rajta végre. A műtét után egy cheshire-i magánkórházba szállították.

Robbie nővére: Sally Symonds-Williams aki 10 évvel idősebb nála. Van egy fia Freddy aki Rob keresztfia. Sally férje Paul Symonds a profi golfozó. 2004. március 11-én házasodtak össze, a nászút pedig Robbie Los Angeles-i villája volt. :))



 

Robbie nagyapja: Jack Farrell. Robbie a csuklójára varratta a Jack, és a Farrell neveket a tiszteletére.

Robbie nagyanyja: Betty Williams. A Nobody Someday dokumentumfilmben Robbie azt nyilatkozta, "annyira szeret, hogy szinte megfojt vele" Neki írta a Nan's Song c. számot, mely az Escapology c. albumon van rajta, és először a Robbie Williams Show-ban adta elő (DVD is készült belőle)
Valamint a bal füle mögött egy B betű található, ami Betty-t szimbolizálja.