Williams se objevuje v televizních seriálech a celovečerních filmech od počátku 80. let. Mezi jeho první televizní role patří epizody seriálů Archie Bunker’s Place (1982, se Stevem Susskindem), E/R (1984, s Jasonem Alexanderem a Pamelou Adlon), Poldové z Hill Street (1986, s Barbarou Bosson), Hooperman (1987, s Philem Chongem a Chipem Hellerem) a Freddyho noční můry (1988, s Williamem Frankfatherem). Dále ztvárnil vedlejší i hlavní role v hororu Re-Animator (1985, s Jeffrey Combs), sci-fi komedii TerrorVision (1986, s Gerritem Grahamem, Chadem Allenem a Bertem Remsenem), hororu Panenky (1987, se Stephenem Lee) a dramatu Blueberry Hill (1988, s Dendrie Taylor).

V 90. letech pokračoval v televizní kariéře a hostoval v seriálech jako Lebkouni (1990, s Ericem Pierpointem, Gary Grahamem a Michele Scarabelli), Major Dad (1991), Designing Women (1991), Matlock (1992, s Robertem Curtisem Brownem, Davidem Fromanem, Jimem Jansenem a Leonem Russomem), Batman (1992, s hlasem George Murdocka), Policie z Palm Beach (1993, s Tracy Scoggins a Victorem Bevinen), Seinfeld (1995, s Jasonem Alexanderem a Richardem Herden, Thomasem Dekkerem, Brianem McNamarou a Tomem Wrightem), Diagnóza vražda (1996, s Ronny Coxem a Michaelem Reilly Burkem), Lois & Clark: The New Adventures of Superman (1996, s Teri Hatcher a K Callan a dále s Keenem Curtisem, Panchem Demmingsem a Harvem Presnellem), Policie New York (1997, s Gordonem Clappem) a Batman budoucnosti (1999, spolu se Shermanem Howardem). Také se objevil ve sci-fi filmu Robot Jox (1990, s Gary Grahamem a Jeffrey Combsem), televizním životopisném dramatu Cesta života: Příběh Jill Irelandové (1991, s Jeffem Austinem a Dierkem Torsekem), životopisném dramatu Roseanne: An Unauthorized Biography (1994, s Davidem Grafem, Joycelyn O’Brien a J. Patrickem McCormackem) a dramatu Born Bad (1999, s Larry Cedar a Marnie McPhail).

Po účinkování ve Star Trek: Voyager v roce 2000 se Williams objevil v televizním dramatu American Tragedy (2000, s Clyde Kusatsu, Christopherem Plummerem, Richardem Coxem, Francisem Guinanem, Jeffem Koberem a Chasem Hoytem), v seriálech Křižovatky medicíny (2001) a Frasier (2002, s Kelsey Grammerem a Christopherem Shea), v hororovém thrilleru Král temné síly (2003, s Joem Davisem), v seriálu Alias od J.J. Abramse (2005, s Rachel Nichols), v epizodě seriálu Medium pod názvem Still Life (2005, režírované Robertem Duncanem McNeillem) a v několika rolích v denním seriálu Tak jde čas (2000–2006). Byl také součástí epizody seriálu Pohotovost „Blackout“ (2007, se Scottem Grimesem a Lelandem Orserem) a sci-fi komedie Superhrdina (2008), kde hrálo i několik herců ze Star Treku, včetně Christophera McDonalda, Brenta Spiner, Michaela Papajohna a Amandy Carlin. Také dokončil natáčení dramatu Konec světa (2008), hororového thrilleru The Last Resort (2008) a komedie Touch Wood (2008).

Během své více než čtyřicetileté filmové a televizní kariéry se Williams výrazně prosadil i v divadle. Mezi jeho divadelní vrcholy patří inscenace „Jak se vám líbí“, „Hamlet“, „Misalliance“, „Dobrý lékař“, „Cesta světem“, „Marie Stuartovna“, „Crucifer of Blood“, „Cesta končí“, „The Wrong Box“, „Koktejlová párty“, „Bert & Maisy“, „Other Places“, „Bent“, „Natural Causes“, „The Vortex“, „Rough Crossing“, „Africa“, „Road & Lettice“ a „Lovage“. Získal ocenění za inscenace „Sweet Prince“ s Keirem Dulleou, „Teeth N’smiles“, „Domeček pro panenky“ s Lindou Purl a „The Arcata Promise“ po boku Anthonyho Hopkinse. Velký ohlas měla i jeho one-man show „Jean Cocteau – A Mirror Image“. Nedávno byla pro něj významným momentem role Alfreda Doolittla v muzikálu „My Fair Lady“. Ian je také velmi žádaný pro dabing a hlasovou práci v rozhlase, ve filmech a reklamách.