1998年，掌镜由罗伯特·雷德福自导自演自制的剧情片《马语者》。

1999年，担任惊悚片《穿梭阴阳界》的摄影师，该片由马丁·斯科塞斯执导，尼古拉斯·凯奇主演；同年，担任爱情悬疑电影《落在香杉树的雪花》的摄影师，他凭借该片入围第72届奥斯卡金像奖最佳摄影。

2003年，担任摄影师的动作犯罪电影《杀死比尔》上映，该片由乌玛·瑟曼、刘玉玲、千叶真一联合主演。

2004年，担任电影《杀死比尔2》的摄影师；同年，担任摄影师的传记电影《飞行家》上映，他凭借该片入围第58届英国电影学院奖最佳摄影。

2006年，掌镜爱情悬疑电影《特务风云》，该片由罗伯特·德尼罗执导。

2008年，担任音乐纪录片《闪耀光芒》的摄影师；同年，担任纪录片《标准流程》的摄影师。

2009年，担任摄影师的动作冒险电影《无耻混蛋》上映，他凭借该片入围第82届奥斯卡金像奖最佳摄影、第63届英国电影学院奖最佳摄影。

2010年，担任悬疑惊悚电影《禁闭岛》的摄影师，该片改编自美国小说家丹尼斯·勒翰的同名小说；同年，担任爱情电影《美食、祈祷和恋爱》的摄影师。

2011年，担任纪录片《乔治·哈里森：活在物质世界》的摄影师；同年，担任爱情电影《杀死比尔整个血腥事件》的摄影师；5月31日，担任摄影师的奇幻冒险电影《雨果》上映，他凭借该片入围第65届英国电影学院奖最佳摄影。

2012年，担任冒险动作电影《被解救的姜戈》的摄影师，他凭借该片入围第85届奥斯卡金像奖最佳摄影。

2013年，担任科幻惊悚电影《僵尸世界大战》的摄影师，该片由马克·福斯特执导。

2016年，担任犯罪惊悚电影《夜色人生》的摄影师，该片根据美国作家丹尼斯·勒翰2012年的同名小说改编；同年，担任摄影师的犯罪西部电影《八恶人》上映，他凭借该片入围第88届奥斯卡金像奖最佳摄影。

2017年，担任爱情传记电影《一呼一吸》的摄影师，该片由安德鲁·加菲尔德、克莱尔·福伊共同主演。

2018年，担任冒险电影《惊涛飓浪》的摄影师；同年，担任摄影师的传记战争电影《私人战争》上映。

2019年，担任犯罪惊悚电影《好莱坞往事》的摄影师，该片由昆汀·塔伦蒂诺自编自导。

2021年，担任科幻动作电影《毒液2：屠杀开始》的摄影师。

罗伯特·理查德森对画面情绪的深刻理解，对点滴细节的精确控制，最终呈现出精彩绝伦的影像。氛围独特的布光方式，精妙细腻的影调控制，华丽流畅的摄影机运动，剪影画面与特写镜头的精妙运用，这些都是理查德森标志性的摄影技了。但除去外化的风格之外，更多时候决定成败的是对每一个细节的重视，对画面中各个元素的平衡，使其为整部影片服务。理查德森所谓的“风格”，并非追求单纯精美的画面，而来源于他对故事的深入探索，寻求与导演想法的统一。

绝大部分电影摄影创作中，在光效设置上，都会从光线“动机”开始，从主光的光源和方向进行考虑。与之相反，理查德森通常不寻求光的 “动机”，而是基于他对故事的理解，基于故事发展过程中的情绪和氛围进行光线设置。其中最具特色的，就是顶光和背光，在演员的顶部或稍后的位置，设置强硬的光线，将人物轮廓过曝，形成非常强烈的逆光效果（《当代电影》评）。