Робертсон снимался еще с 1950-х, участвуя в проектах таких постановщиков, как Роберт Олдрич и Джошуа Логан. В 1960-е он активно работает на телевидении, но первый успех к нему приходит с лентой «PT 109», где актер воплотил образ молодого Джона Кеннеди, причем президент лично утверждал исполнителя на данную роль. Буквально на следующий год Робертсон играет в политической ленте «Самый достойный» Франклина Дж. Шаффнера.

В 1969-м он получает «Оскар» за свою работу над картиной «Чарли» — экранизацией романа «Цветы для Элджернона» Дэниела Киза. Герой ленты — умственно неполноценный парень, который при помощи экспериментального препарата получает возможность стать нормальным. В 1999 году был снята еще одна адаптация этого текста, только главный герой в нем был заменен женским персонажем, отчего картина приобрела название «Молли».

В течение последующих десятилетий Клифф Робертсон играет у маститых режиссеров: Джозефа Манкевича («Горшок меда»), Сидни Поллака («Три дня Кондора»), Брайана Де Пальмы («Наваждение»). Лишь на несколько лет карьеру голливудского ветерана омрачил скандал со студией Columbia Pictures, когда актер обнаружил, что на его имя была выдана крупная сумма денег, которую он, конечно же, не получал. В 1990-е Робертсону достаются роли в лентах Пенни Маршалл («Человек эпохи Возрождения») и Джона Карпентера (президент США в «Побеге из Лос-Анджелеса»).

Новая волна интереса к ветерану приходит в 2000-е, когда он играет дядю Питера Паркера в «Человеке-пауке», Бена, правда, погибающего в первой серии, но возникающего во флешбэках в последующих лентах.

Актер умер на 89-м году жизни.