Po pokonaniu w wyborach republikanina Maurice'a Dawkinsa (ponad 76 punktami procentowymi) w roku 1988 Robb został senatorem. Stanowisko to zajmował nieprzerwanie aż do roku 2001. W roku 1991 był jednym z nielicznych senatorów demokratycznych (obok m.in. Ala Gore’a), którzy głosowali za wysłaniem wojsk do Zatoki Perskiej w celu wyzwolenia Kuwejtu.