Карьера Роберта Паттинсона началась в 2004 году с эпизодической роли в фильме «Ярмарка тщеславия», кадры из которого со скромным участием молодого актера были вырезаны для экранного показа, однако полная версия попала на DVD. Тем не менее, благодаря этой работе он был выбран на роль второго плана в телефильме «Кольцо Нибелунгов», что помогло ему набраться большего опыта. В мае 2005 года он был заявлен в качестве актера на премьере Королевского театра, однако, за неделю до знаменательной даты был уволен и заменен другим актером. Позднее в этом же году он сыграл Седрика Диггори в киноленте «Гарри Поттер и кубок огня», за что был назван газетой The Times Британской Звездой Завтрашнего Дня, а также новым Джудом Лоу.  молодому актеру принесла роль в вампирской бледно-зеленой   по одноименному бестселлеру Стефани Мейер, в которой на прослушивании он обошел более 3000 кандидатов, чтобы получить главную роль. Фильм вышел на экраны в ноябре 2008 года и сразу сделал Паттинсона любимцем девочек-подростков. Мужественный образ благородного влюбленного вампира Эдварда Каллена принес ему всемирную популярность, подпитываемую сиквелами   и  , представленными публике в 2009 и 2010 годах соответственно.

Кроме того, поклонницы могут убедиться в  - его песни Let Me Sign и Never Think в его же исполнении вошли в официальный саундтрек к первому фильму «Сумерки». Сага продолжится  , две части которого выйдут на экраны в 2011 и 2012 годах. Получивший за первый фильм гонорар в размере 2 миллионов долларов, за последующие картины из этой серии Паттинсон уже заработал по 12,5 миллионов плюс 2,5 % от проката, попав в   по мнению журнала Forbes, а так же был стал одним из  , которым нет тридцати лет. Сотрудникам музея Мадам Тюссо приходится особенно тяжело при работе с  , отмывая ее каждый день от бесчисленного количества напомаженных  . Тем не менее, признание кинокритиков Паттинсон получил совсем не за свои кровососущие способности. В 2007 году, снявшись в картине «Переходный возраст» в главной роли музыканта в состоянии кризиса, Паттинсон получил приз Страсбургского кинофестиваля за лучшую мужскую роль. Наравне с коммерческим проектом «Сумерки» актер появится в серьезной   «Милый друг» , где его партнершей  .

На данный момент Паттинсон задействован в  , где его новой ролью станет далекий от вампиров работник цирка, дрессирующий большое количество разных животных. Один из его подопечных – лев отнесся не очень дружелюбно к актеру, решив обозначить, кто из них царь, наиболее характерным для него способом – укусив актера. К счастью, животное было предусмотрительно лишено зубов, и красавец-мужчина не пострадал. Кроме того, Роберт снялся в мелодраме   с  .

Актер также планирует появиться в роли известного ныне покойного   в фильме, который продюсирует  вдова певца Кортни Лав, подбирающая актеров, режиссера и сценариста. На роль себя она скромно выбрала Скарлет Йохансон, а режиссером станет Дэвид Финчер, автор «Бойцовского клуба», «Семи» и «Загадочной истории Бенджамина Баттона».