Carrière au cinéma
Pierre Richard-Willm épouse très vite le style aristocratique des films de Marcel L'Herbier tels que L'Epervier (1933), adapté d'une pièce de Francis de Croisset, avec Charles Boyer et Victor Francen, ou Entente cordiale (1938). C'est sa prestation pour le héros déchu du Le Grand Jeu (1933) de Jacques Feyder qui fait de lui une star. En dépit d'une certaine emphase, il réussit à assumer avec délicatesse ce premier rôle de dimension. L'uniforme lui sied à ravir, et après avoir incarné un aviateur (Courrier Sud, 1936, de Pierre Billon), il se transforme en officier - français (Un soir, au front, 1931, d'Alexandre Ryder), britannique (La Route impériale, 1935, de Marcel L'Herbier) ou soviétique (Les Nuits moscovites, 1934, d'Alexis Granowsky) -, avant de devenir le mythique légionnaire du Prince Jean (1934) de Jean de Marguénat. Avec Edwige Feuillère, Pierre Richard-Willm forme un couple d'une harmonie parfaite. Ils évoluent ensemble à de nombreuses reprises : Barcarolle (1935) de Gerhard Lamprecht et Roger Le Bon, Stradivarius (id.) de Geza von Bolvary et Albert Valentin, La Dame de Malacca (1937) de Marc Allégret, La Duchesse de Langeais (1942) de Jacques de Baroncelli. Il signe sa meilleure prestation dans Le Roman de Werther (1938) de Max Ophuls et fixe le rôle. Il se distingue encore dans Carnet de bal (1937) de Julien Duvivier. Malgré tous ces succès, il cesse de paraître à l'écran après le tournage du Beau Voyage (1946) de Louis Cuny.

Autres activités
Après la Seconde Guerre mondiale, Pierre Richard-Willm se retire des écrans pour devenir l'interprète, le metteur en scène, le costumier et le décorateur du théâtre de ses débuts, dans les Vosges.
Il fait paraître en 1957 sa biographie d'acteur sous le titre : Loin des étoiles et consacre son temps libre au piano et à la sculpture.