Уильямс начал свою продюсерскую карьеру в составе группы The Neptunes вместе со своим давним коллегой Чадом Хьюго; в частности, не без его участия появились такие известные песни, как "Get Lucky" Daft Punk, "Blurred Lines" Робина Тика, "Hot in Herre" Nelly, "I Just Wanna Love U (Give it 2 Me)" JAY-Z, "I'm A Slave 4 U" Бритни Спирс и "Like I Love You" Джастина Тимберлейка. Работая над созданием четырех альбомов, Уильямс и Хьюго вместе с Шей Хейли создали невероятный сплав в составе альт-рок/хип-хоп группы N.E.R.D. из Вирджинии-Бич, которая недавно вновь объединилась, в 2017 году выпустив альбом "No One Ever Really Dies". Первым выпущенным в рамках альбома треком стал безумно успешный "Lemon" с участием Рианны; также в создании альбома приняли участие такие всемирно известные исполнители, как Кендрик Ламар, André 3000, M.I.A., Future, Wale, Gucci Mane и Эд Ширан. В январе 2020 года стало известно, что за творчество в составе группы The Neptunes Уильямса и Чада Хьюго примут в Зал славы авторов песен.
Музыкальная индустрия отметила заслуги Уильямса 13-ю «Грэмми», в том числе в категории «Продюсер года» в 2004, 2014 и 2019 годах, а также престижной премией Американского общества композиторов, авторов и издателей (ASCAP) «Золотая нота» в 2012 году. В 2017 году он получил номинацию на премию «Оскар»® в качестве одного из продюсеров фильма «Скрытые фигуры», номинированного на премию в категории «Лучший фильм», а также номинацию на премию «Золотой глобус» за соавторство в работе над фильмом. В 2014 году его оригинальный саундтрек "Happy" к полнометражному мультфильму «Гадкий я 2» также номинировали на премию «Оскар»®. Песня "Happy" десять недель подряд держалась на вершине чарта Billboard Hot 100, в 103 странах она заняла 1 место по количеству прослушиваний на iTunes и стала главным синглом его сольного альбома G I R L 2014 года.
В 2019 году Фаррелл основал некоммерческую организацию YELLOW, которая посредством образования стремится уравнять шансы всех молодых людей. Подход YELLOW направлен на системные изменения, главное для НКО — молодые люди: организация оказывает им поддержку в реализации их потенциала. Экосистема строится вокруг студии YELLOW, предлагающей молодежи персонализированное погружающее образование, в котором соединяются трансформирующие возможности обучения в школе, дома, онлайн и в сообществе. В 2020 году Фаррелл запустил Black Ambition, инициативу по поддержке темнокожих и латиноамериканских предпринимателей, развивающих стартапы в сфере технологий, дизайна, здравоохранения и продуктов/услуг потребления. Black Ambition была создана для того, чтобы уравнять условия и поощрить изобретательность, решимость и устойчивость предпринимателей из недостаточно представленных меньшинств. В рамках запуска инициативы Фаррелл объявил о двух конкурсах, — The Black Ambition HBCU Prize и The Black Ambition Prize — которые завершаются единым крупным национальным мероприятием.
Наряду с музыкальными и филантропическими проектами в 2018 году Фаррелл поучаствовал в озвучке ремейка Universal классического фильма «Гринч», написал книгу "A Fish Doesn't Know It's Wet" («Рыба не знает, что она мокрая») и выпустил сериал «Вундеркинды» (2018 г.) на платформе Netflix в сопродюсерстве с Мими Валдес. Также он продюсировал фильмы «Наркотик» (2015 г.) и «Роксана Роксана» (2017 г.). После, Фаррелл и Мими работали совместно с Кеньей Беррис над постановкой мюзикла по мотивам афроамериканских праздничных традиций Дня Освобождения, посвященного освобождению рабов в Соединенных Штатах.
Не остановившись на достигнутом, Фаррелл добился превосходных успехов в качестве дизайнера одежды совместно с брендами Billionaire Boys Club и Ice Cream, Adidas, Chanel и текстильной компанией Bionic Yarn. Прошлой осенью он открыл ресторан и коктейль-бар "Swan and Bar Bevy" в модном районе Майами Design District совместно с Дэвидом Грутменом. Фаррелл и Дэвид объединились еще раз для работы над общим проектом и в апреле 2021 года открыли отель The Goodtime Hotel в Майами. Не так давно Фаррелл объявил о новом начинании, запуске линии ухаживающей косметики на сайте humanrace.com.
В апреле 2019 года Фаррелл объявил об организации первого в своем роде многодневного музыкального фестиваля и культурного события Something in the Water на пляже его родного города Вирджиния-Бич. Целью фестиваля было объединить жителей города в праздновании многообразия и очарования Вирджиния-Бич. Фарреллу удалось привезти в родной город лучших гостей из тех, с кем ему посчастливилось столкнуться за годы своей разносторонней деятельности. Дни фестиваля стали праздником возможностей для воодушевления и поддержки всех людей: начиная с молодежи и заканчивая владельцами малого бизнеса. Крупнейшие мировые музыканты, знаменитости, ученые, студенты, художники, активисты и спортсмены собрались на пляже Вирджиния-Бич, чтобы сотрудничать и совместно создавать, менять, расширять и формировать будущее.
В июне 2019 года Фаррелл выпустил получивший номинацию на «Эмми» саундтрек "Letter to My Godfather", композиция была написана для документального фильма на платформе Netflix «Черный крестный отец» о легендарном музыканте и наставнике Кларенсе Аванте. Также Фаррелл стал продюсером для пяти композиций из музыкального сопровождения римейка «Короля Льва» Disney 2019 года, включая "I Just Can’t Wait To Be King", "Hakuna Matata", "The Lion Sleeps Tonight", "Can You Feel The Love Tonight", и "Mbube". Совсем недавно Фаррелл совместно с Джей Зи выпустил сингл "Entrepreneur", воспевающий и вдохновляющий темнокожих предпринимателей.
Давний борец против расовой несправедливости, Фаррелл внес большой вклад в переговорах с губернатором Вирджинии Ральфом Нортамом о присвоении Дню Освобождения статуса оплачиваемого праздничного дня в этом штате. В Вирджинии День Освобождения давно был отмечен декларацией, но до переговоров дата не считалась праздничным днем. В июне этого года Фаррелл присоединился к пресс-конференции с губернатором Нортамом, на которой последний объявил о планах присвоения дате нового статуса. Со времен пресс-конференции в Вирджинии Фаррелл продолжает агитировать другие штаты сделать то же самое и остается на передовой линии борьбы за расовое равноправие по всей стране.