Pattinson a commencé sa carrière d'acteur au début des années 2000 avec des rôles dans un certain nombre de films et de séries télévisées, dont le téléfilm allemand *L'Anneau du Nibelung* (2004) et l'adaptation par la BBC du roman de J. R. R. Tolkien *Le Hobbit* (2003). . Son rôle décisif est survenu en 2005 lorsqu'il a été choisi pour incarner Edward Cullen dans l'adaptation cinématographique du roman *Twilight* de Stephenie Meyer. Le film a été un succès critique et commercial, engendrant quatre suites et faisant de Pattinson un nom connu.
Depuis la fin de la série *Twilight*, Pattinson a joué dans un certain nombre de films indépendants, dont *Remember Me* (2010), *Water for Elephants* (2011), *Cosmopolis* (2012), *Maps to the Stars* ( 2014), et *Good Time* (2017). Il est également apparu dans plusieurs films à gros budget, tels que *Harry Potter et la coupe de feu* (2005), *New Moon* (2009), *Eclipse* (2010), *Breaking Dawn - Part 1* (2011). ), et *Breaking Dawn - Partie 2* (2012).
En plus de sa carrière d'acteur, Pattinson est également musicien et producteur. Il a sorti deux albums, *Twilight :Original Motion Picture Soundtrack* (2008) et *Life and Times* (2011), et a produit plusieurs courts métrages et vidéoclips.
Pattinson a été nommée l'une des « 100 personnes les plus influentes au monde » par le magazine *Time* et l'une des « 50 personnes les plus belles du monde » par le magazine *People*. Il a également remporté de nombreux prix pour son jeu d'acteur, notamment le MTV Movie Award de la meilleure performance masculine et le Teen Choice Award du Choice Movie Actor:Romance.