Comenzó su carrera con un papel menor en la película de 1939 San Francisco, dirigida por W. S. Van Dyke y con la actuación de Clark Gable. Wilke es recordado por el clásico High Noon, en el que interpreta al forajido Jim Pierce. Wilke participó en decenas de películas y series de televisión. Algunas son 20,000 Leagues Under the Sea (1954), Wichita (1955), Night Passage (1957) y The Hallelujah Trail (1965) en cine, Gunsmoke, Cimarron Strip, El Zorro, como el capitán Mendoza, Tarzán, The Wild Wild West, Daniel Boone, Bonanza, Kung Fu y muchas más series para la televisión. Fue uno de los actores de reparto más habituales del western para el cine y la televisión de Hollywood.

• 1936: San Francisco
• 1937: San Quentin
• 1940: Adventures of Red Ryder
• 1944: Captain America
• 1944: The San Antonio Kid
• 1945: The Topeka Terror
• 1945: Sheriff of Cimarron
• 1946: The Phantom Rider
• 1947: Law of the Canyon
• 1948: Desperadoes of Dodge City
• 1950: Across the Badlands
• 1951: Vengeance Valley
• 1952: Carbine Williams
• 1952: High Noon
• 1952: The Maverick
• 1953: Cow Country
• 1953: Arrowhead
• 1953: From Here to Eternity
• 1954: Two Guns and a Badge
• 1955: ¡Tarántula!
• 1955: 20,000 Leagues Under the Sea
• 1955: Wichita
• 1956: The Lone Ranger
• 1957: Night Passage
• 1958: Return to Warbow
• 1958: Man of the West
• 1960: Spartacus
• 1960: The Magnificent Seven
• 1961: Blueprint for Robbery
• 1963: The Gun Hawk
• 1964: Shock Treatment
• 1964: Fate Is the Hunter
• 1965: The Hallelujah Trail
• 1966: Smoky
• 1967: El magnífico extranjero
• 1967: Tony Rome
• 1970: The Cheyenne Social Club
• 1971: A Gunfight
• 1971: The Resurrection of Zachary Wheeler
• 1973: The Boy Who Cried Werewolf
• 1973: Santee
• 1978: Days of Heaven
• 1979: The Sweet Creek County War
• 1981: The Texas Rangers
• 1981: Stripes

•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Robert J. Wilke.
• Robert J. Wilke en Internet Movie Database (en inglés).