走进新千年后，威廉斯被邀请为英国着名作家J·K·罗琳所创作的在全世界获得巨大成功的小说《哈利·波特》系列改编的电影谱曲。最终威廉斯为该系列电影的前三部，分别是2001年的《哈利·波特与魔法石》，2002年的《哈利·波特与密室》和2004年的《哈利·波特与阿兹卡班的逃犯》，为此他又3次获得了学院奖的提名，并且之后的5部续集虽然不再是他谱曲，但是却均使用了他所谱写的音乐主题。2008下半年起在电影配乐领域沉寂3年后，2011年，威廉斯为斯皮尔伯格执导的首部动画长片《丁丁历险记：独角兽号的秘密》和战争片《战马