모든 장면을 즉흥적으로 연기할 수 있었던 그는 자신의 대사를 더는 기억하지 못해 공황 발작을 겪었다. 그 자신조차 자신에게 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하지 못했다.
《박물관이 살아있다: 비밀의 무덤》 촬영 중, 로빈 윌리엄스는 절박한 마음에 아내 수전 슈나이더에게 전화를 걸었다. 기억력 문제가 점점 심해졌고 불안, 불면증, 편집증, 떨림, 극심한 혼란을 겪는 순간 등 다른 증상들도 나타나기 시작했다.

2014년 5월, 의사들은 그에게 파킨슨병 진단을 내렸다. 하지만 의사들이 온전히 설명할 수 없는 증상은 계속됐다. 불과 몇 달 뒤인 8월 11일, 배우는 63세의 나이로 세상을 떠났다.
그 후 그의 마지막 몇 달을 이해하는 방식을 바꾼 사실이 밝혀졌다.
같은 해 실시된 부검 결과, 로빈은 사고, 행동, 수면, 운동에 변화를 일으키는 퇴행성 신경 질환인 루이소체 치매를 앓고 있었던 것으로 드러났다.
아내는 전문의들이 검사 결과를 설명해 주었을 때, 두 사람이 겪었던 많은 일에 대한 답을 마침내 찾았다고 말했다. 그가 겪던 문제는 우울증만이 아니었으며, 아내의 회고에 따르면 그의 뇌는 질병의 심각한 영향을 받고 있었다.
2016년, 수전은 의학 학술지 Neurology에 《내 남편의 뇌 속 테러리스트》라는 제목의 개인적인 기록을 발표했다. 그녀는 의사와 가족들이 이 질병을 더 잘 이해하도록 돕고자 했다.
로빈은 자신의 뇌에서 무슨 일이 벌어지고 있었는지 그 전모를 알지 못한 채 세상을 떠났다. 그의 아내는 다른 사람들과 그 가족들이 마지막 순간까지 찾아 헤맸던 답을 찾을 수 있도록 그의 이야기를 들려주기로 했다.
