Rob tourne ensuite dans divers films et téléfilms avant de rejoindre sa femme Josie Bisset sur le plateau de la série Melrose Place en septembre 1996. Déjà apparu dans deux épisodes dans un tout autre rôle, l'acteur intègre le casting de la série à succès où il incarne l'époux de Lisa Rinna, avec laquelle il tournera l'année suivante le téléfilm Dans les bras du danger. A la suite d'une fausse couche, Josie Bissett quitte la série laissant Rob derrière elle, mais le couple sera à nouveau réuni à la fin de la 6e saison de Melrose Place.Partageant pendant une saison la vedette avec Brooke Shields dans la série Susan, Rob Estes tourne ensuite quelques épisodes de la série Providence (TF1) à l'automne 2000. Ses différents projets de série n'ont jamais abouti que ce soit Outreach en 1999, un spin-off de Gilmore Girls en 2003 ou encore le pilote Soccer moms (2005) pour ABC avec Kristin Davis et Gina Torres. Côté perso, début 2006 Rob Estes divorce de sa femme Josie Bissett avec laquelle il a deux enfants Mason True et Mya Grace. La même année l'acteur est le personnage principal de la nouvelle série policière d'ABC, The Evidence, mais après 8 épisodes celle-ci est arrêtée. Rob ne se décourage pas et apparaît en 2007 dans la 5e saison des Experts Miami. Il y campe l'ex-mari de Natalia Boa Vista (Eva LaRue). En 2007, il est également la vedette durant une saison de Women's Murder Club, la série policière d'ABC avec Angie Harmon.En 2008 Rob Estes revient sur le devant de la scène puisqu'il participe à 90210, l'adaptation moderne de Beverly Hills, la série culte des années 90. Il y incarne le patriarche de la famille Mills, une sorte de « nouvelle famille Walsh » qui s'installe à Beverly Hills.
