Robert Douglas Thomas Pattinson Londonban született. Fiatal korában aktívan sportolt, 3 évesen tanult zondorázni és 5 évesen gitározni. 12 évesen még elég lányos külsővel rendelkezett és sikeres modell volt. Modellkarrierjét azért kellett feladnia, mert elkezdett férfiasan kinézni.

Először 15 éves korában szerepelt amatőr színdarabokban a Barnes Theater Club társaságnál. Első szerepét a A gyűrű átka (2004) című filmben kapta, amelyben Giselher-t, a burgundi hetceget alakította, majd a Hiúság vására (2004), amelyben Rheese Whiterspoon játszotta a főszerepet. Bár a filmből utóbb kivágták a jelenetét és csak a dvd-n láthatták a nézők. 2005-ben következett a Harry Potter és a tűz serlege, amely beindította karrierjét és hatalmas női rajongótábora lett az egész világon. Ezután a film után a The Times kikáltotta a British Star of Tomorrownak. Utánna olyan filmekben kapott szerepet, mint a The Haunted Airman (2005), How to Be (2008) és a Lorca és Dali (2008). Legismertebb filmjei az Alkonyat filmek: Alkonyat (2008), Alkonyat: Újhold (2009), Alkonyat: Napfogyatkozás (2010), Alkonyat: Hajnalhasadás - 1. rész (2011), Alkonyat: Hajnalhasadás - 2. rész (2012). 2014-ben két filmben láthattuk: Térkép a csillagokhoz és a Országúti bosszú. 2012-ben az Alkonyat: Hajnalhasadás - 2. rész mellett szerepelt még a Bel Ami - A szépfiú és a Cosmopolis című filmekben.

Saját zenét komponál, két általa szerzett szám még az Alkonyat filmekben is hallható - Never think, Let me sign című dalok.

Két nővére van, Lizzy és Victoria.

Sokáig egy párt alkottak Kristen Stewart színésznővel, aki az Alkonyat filmek női főszereplője. Kapcsolatukat eleint marketing okoból titkolniuk kellett, nyilvánosság előtt nem mutatkozhattak szerelmes párként. Majd megtört a jég és nyilvánvalóvá vált, hogy az ALkonyat filmek főszereplői nem csak a filmvásznon, de a magánéletben is egy párt alkotnak. Sokáig őket tartották Hollywood új álompárjának és arról is hallani lehetett, hogy már az esküvőt tervezgették. De aztán hirtelen jött a hír, hogy Kristen megcsalta Robertet a Hófehér és a vadász című film producerével, upert Sandersszel. Pattinson ez után Sean Penn lányálval, Dylan Pennel randizgatott.