Его наиболее известная работа, трилогия «Иллюминатус!» («The Illuminatus! Trilogy» (англ.)) (1975), написанная в соавторстве с Робертом Ши (Robert Shea) и рекламируемая как «сказка для параноиков», с юмором исследовала американскую паранойю относительно заговоров. Наиболее странный материал был получен из писем, которые приходили в «Playboy» в то время, когда Уилсон и Ши работали там редакторами. Книги смешивали правдивую информацию с вымышленной, с целью втянуть читателя в то, что Уилсон называл «Operation Mindfuck» (англ.); трилогия также обрисовывала набор либертарианских и анархистских аксиом, известных как Законы Челине (Celine’s Laws (англ.)), концепции, к которым Уилсон ещё не раз возвращался в других произведениях. Они также популяризировали использование термина «фнорд» («fnord» (англ.)). Несмотря на то, что Уилсон и Ши никогда больше не сотрудничали в таком масштабе, Уилсон продолжил развивать идеи трилогии «Илюминатус!» на протяжении своей писательской карьеры. Все его последующие художественные произведения содержат персонажей, связанных с трилогией «Иллюминатус!», которая получила награду Prometheus Hall of Fame в области научной фантастики в 1986 году, была перепечатана во многих странах, и была положена в основу десятичасовой эпической драмы.
Уилсон также написал пьесу «Вильгельм Райх в аду» («Wilhelm Reich in Hell»), которая демонстрировалась в Театре Эдмунда Берка (Edmund Burke Theatre) в Дублине и иллюстрированный сценарий «Reality is What You Can Get Away With».
В работе «Космический триггер I: Последний секрет Иллюминатов» (1977) и других своих произведениях он исследовал дискордианизм, футурологию, дзен-буддизм, Денниса и Теренса Маккена, оккультные практики Алистера Кроули (Aleister Crowley) и Г. И. Гурджиева, иллюминатов и масонов, йогу и другие эзотерические или контркультурные философии. Уилсон выступал в защиту восьмиуровневой модели сознания Тимоти Лири и нейросоматического/лингвистического инжиниринга, о которых он писал в «Прометее восставшем» («Prometheus Rising») (1983, переработана в 1997, на русском языке с согласия автора издана под названием «Психология эволюции») и «Квантовой психологии» («Quantum Psychology») (1990) — книгах, содержащих практические техники для разрушения «туннелей реальности» («reality tunnels»). Вместе с Лири он помогал пропагандировать футуристические идеи космической миграции, развития интеллекта и увеличения продолжительности жизни (SMI²LE).
Уилсон также поддерживал множество утопических теорий Бакминстера Фуллера и Чарльза Форта. Он также восхищался Джеймсом Джойсом и написал комментарий к «Поминкам по Финнегану» («Finnegans Wake») и «Улиссу» («Ulysses»).
В 2003 году в интервью журналу «High Times», РАУ охарактеризовал себя, как «модельного агностика», что, по его словам, «заключается в том, чтобы не считать какую-либо модель или карту вселенной на 100 % верной или на 100 % неправильной. Наследуя Коржибского, я помещаю вещи в вероятности, а не в абсолюты… Моя оригинальность состоит в том, что я применяю эту зететическую позицию за пределами самой точной из точных наук, физики, к менее точным наукам, а затем к не-наукам, таким как политика, идеология, вердикты присяжных и, конечно, теории заговоров». Проще говоря, Уилсон заявляет, что «ни во что не верит», поскольку «вера является смертью разума». Он описывает свой подход как «Может-быть логику» («Maybe Logic»).
Кроме публикации работ под именем Роберт Антон Уилсон, он также использовал псевдонимы Мордехай Малигнатус (Mordecai Malignatus), Мордехай Непристойный (Mordecai the Foul), Почтенный Лавшейд (Reverend Loveshade) и другие имена, ассоциирующиеся с баварскими иллюминатами, которых он якобы возродил в 1960-х.

Playboy’s Book of Forbidden Words (1972)
Sex and Drugs: A Journey Beyond Limits (1973)
The Sex Magicians (1973)
The Book of the Breast (1974)
Трилогия Иллюминатус! (совместно с Робертом Ши)
Глаз в Пирамиде
Золотое Яблоко
Левиафан
Cosmic Trigger I: Final Secret of the Illuminati (1977)
Neuropolitics (1978) (with Timothy Leary and George Koopman)
The Game of Life (1979) (with Timothy Leary)
The Illuminati Papers (1980)
Трилогия "Кот Шредингера" (1980—1981)
The Universe Next Door
The Trick Top Hat
The Homing Pigeon
Masks of the Illuminati (1981)
The Historical Illuminatus Chronicles
The Earth Will Shake (1982)
The Widow’s Son (1985)
Nature’s God (1991)
Right Where You Are Sitting Now (1983)
Прометей Восставший (1983) — переработана в 1997 г., «Психология эволюции»
Новая Инквизиция (1986)
Вильгельм Райх в аду(1987)
Natural Law, or Don’t Put a Rubber on Your Willy (1987)
Coincidance (1988)
Neuropolitique (1988) (with Timothy Leary & George Koopman) (revision of Neuropolitics)
Ishtar Rising (1989) (revision of The Book of the Breast)
Semiotext(e) SF (1989) (editor, with Rudy Rucker and Peter Lamborn Wilson)
Квантовая психология (1990)
Cosmic Trigger II: Down to Earth (1991)
Reality Is What You Can Get Away With: An Illustrated Screenplay (1992)
Chaos and Beyond (1994) (editor and primary author)
Космический Триггер III: Моя жизнь после смерти (1995)
И обрушилась стена (1997)
Everything Is Under Control (1998)
TSOG: The Thing That Ate the Constitution (2002)
Email to the Universe (2005)