Voltooi die volgende sin: In dieselfde jaar het sy as Sharon Tate saam met Leonardo DiCaprio en Brad Pitt in Quentin Tarantino se komedie-drama "Once Upon a Time in Hollywood" gespeel, met Robbie as Tarantino se "eerste en enigste keuse" om die oorlede aktrise te speel. Met die bedreiging van die
Tate-LaBianca Moorde dien as agtergrond, die film vertel die verhaal van 'n vervaagde karakter akteur (DiCaprio) en sy stunt dubbelspeler (Pitt) terwyl hulle die vinnig veranderende filmbedryf in 1969 Los Angeles navigeer. Robbie het 'n "enorme verantwoordelikheidsgevoel" gehad en het voorberei op die rol deur Tate se familielede en vriende te ontmoet, al haar films te kyk en die outobiografie van Tate se destydse man, Roman Polanski, te lees. "Once Upon a Time in Hollywood" het by die 2019 Cannes Film Festival met groot lof van die kritici vertoon, en was 'n kommersiële sukses met 'n wêreldwye bruto van $374.3 miljoen. Ten spyte van baie kritiek op Robbie se gebrek aan lyne in die film, het Robbie Collin van "The Daily Telegraph" 'n toneel met Robbie in die bioskoop uitgelig, wat hy gevind het om die film se "beste" toneel te wees.