Vuonna 1980 Billy Dee Williams esiintyi kiistatta tunnetuimmassa roolissaan, Lando Calrissianin roolissa Tähtien sota -elokuvasarjassa. Ensimmäiset esiintymisensä hän sai vuoden 1980 toisessa Star Wars -elokuvassa ”Imperiumi iskee takaisin”. Hän palasi Landon rooliin vuoden 1983 elokuvassa ”Jedin paluu” ja vuoden 2019 elokuvassa ”Skywalkerin nousu”. ”Imperiumin vastaiskujen” ja ”Jedin paluun” välissä hän näytteli Sylvester Stallonen rinnalla vuoden 1981 trillerissä ”Nighthawks.”
Yhden hänen ansioluettelossaan olevan toisen suurimman elokuvan, ”Batmanin”, piti olla osa Williamsin paljon suurempaa roolia. Siinä hän esiintyy Gotham Cityn piirisyyttäjä Harvey Dentinä, hahmona, josta tulee lopulta superrikollinen Two-Face. Näin ei kuitenkaan käynyt, vaan rooliin valittiin sen sijaan Tommy Lee Jones jatko-osassa ”Batman Forever”. Williams ääninäytteli lopulta Two-Facea” vuoden 2017 elokuvassa ”The Lego Batman Movie.”
TV-ura: Williamin tv-työhön kuului toistuva vieraileva rooli ”Gideon’s Crossingissa”. ”Dynastian” kaudella 1984-1985 hän esitti Brady Lloydia. Hän oli näyttelijä Marla Gibbsin parina kolmessa komediasarjassa: ”The Jeffersons”, ”227” ja ”The Hughleys”. Vuonna 1992 Williams esitti Berry Gordya elokuvassa ”The Jacksons”: An American Dream”. Vuonna 1993 Williams esiintyi vierailevana näyttelijänä Cosby Show’n spin-off-sarjassa ”A Different World”. Williams esiintyi myös omana itsenään sarjassa ”Martin”. Vuonna 1990 Williams esiintyi erikoisvieraana sketsikomediasarjassa ”In Living Color”. ”That ’70s Show’ssa” Williams esitti pastori Dania. Hän esiintyi myös sarjoissa ”Scrubs”, ”General Hospital”, ”Titan Maximum” ja ”The Boondocks”. Helmikuussa 2011 Williams oli vierailevana näyttelijänä USA:n ”White Color” -sarjassa. Seuraavana vuonna Williams oli yllätysvieraana ”The Oprah Winfrey Show’n” nauhoituksessa, jossa Diana Ross oli valokeilassa. Williams ja Ross tapasivat uudelleen sen jälkeen, kun he eivät olleet nähneet toisiaan lähes 30 vuoteen. Vuonna 2013 Williams esiintyi cameona omana itsenään sarjassa ”Modern Family” Vuonna 2014 Williams kilpaili ”Tanssii tähtien kanssa” -ohjelman 18. kaudella. Hän sai parikseen ammattitanssija Emma Slaterin, mutta pari joutui vetäytymään kilpailusta kolmannen viikon jälkeen Williamsin selkävamman vuoksi.