Килмър се оттегли от активна актьорска дейност, след като беше диагностициран с рак на гърлото през 2014 година.
Той е известен с ролята си на Айсмен в култовата първа част на филма "Топ Гън" от 1986 година. Превъплъщавал се е в образа на Брус Уейн в поредицата "Батман". Други запомнящи се негови роли са в лентите The Doors (1991 г.), „Светецът" и „Истински романс".