1992 erschien der monumentale Roman Roter Mars, der Auftakt zu einer Trilogie, die das Abenteuer der Kolonialisierung unseres Nachbarplaneten in all seinen Facetten schildert: Wissenschaft, Gesellschaft, Landschaft, individuelle und politische Auseinandersetzungen - all das wird von Robinson meisterhaft geschildert. Die beiden Fortsetzungsbände Grüner Mars (1994) und Blauer Mars (1996) halten dieses Niveau mit spielerischer Leichtigkeit. In seinem 1997 erschienen Roman Antarctica wendet er sich wieder den politischen Verhältnissen auf der Erde zu, insbesondere den ökologischen Konsequenzen menschlicher Verantwortungslosigkeit. Zur Zeit schreibt er an einer Trilogie über die globale Erwärmung und ihre Folgen, deren erster Band, Forty Signs of Rain, Ende 2004 erschienen ist.

Robinson hat sich in den letzten zehn Jahren in die Spitzenriege US-amerikanischer Science-Fiction-Autoren geschrieben. Wie kaum ein anderer weiß er die scheinbar so weit auseinander liegenden Themenfelder der »hard sf« und der »soft sciences«, der Natur- und der Geisteswissenschaften miteinander zu verbinden.