13 Mayıs 1986 ılında Londra'da doğan Robert Pattinson, araba ithalatçısı Richard ve modelClare Pattinson'ın üç çocuklarından biridir. Tam adı Robert Douglas Thomas Pattinson'dır. Kendinden büyük iki kız kardeşi bulunur. Eğitimi için Tower House School ve Harrodian School'a gitmiştir. Oyuncu olmadan çok önce, henüz çocukken müzisyen olmak istemiş ve küçük yaşlarda piyano ve gitar çalmayı öğrenmiştir. Fakat gençlik yıllarında filmlere aşık olarak, oyuncu olmaya karar vermiştir.

Bir müzisyen olmak için gittiği okulda bile öğretmenleri bu geri dönüşü desteklemedi. Çünkü bir oyuncu olmak için çok utangaç bir yapıya sahipti. Fakat babasının desteğiyle amatör bir tiyatro klübüne dahil oldu. Henüz 15 yaşında başladığı sahne arkası eğitimine Guys and Dolls oyununun seçmeleriyle sahne önünde devam etti. Çeşitli oyunlarda yer aldıktan sonra, bir yetenek avcısı tarafından keşfedildi. Küçük rollerde, başarısız denemelerden sonra, Harry Potter ve Ateş Kadehi 'nin seçmelerine katılmayı başardı. Cedric Diggory rolü için gittiği seçmelerden rolü alarak ayrıldı.

Harry Potter'da canlandırdığı başarılı rol, tüm dünyada tanınmasını sağlayacak olan Edward rolünü de beraberinde getirdi. Stephenie Meyer 'ın çok satan ünlü kitap serisi Alacakaranlık 'ın sinema uyarlamasında, binlerce erkek arasından Edward Cullen rolü için seçildi. Serinin beş filminde de yer almış ve henüz 22 yaşındayken tüm dünya tarafından tanınmıştır.

Gişede büyük başarı elde eden seriden sonra daha ciddi filmlerde, oyunculuğunu ön plana çıkarmak istediğini dile getirmiştir. Bu nedenle 2012 yılında David Cronenberg yönetmenliğinde, Cosmopolis adlı filmde Eric Packer karakterini canlandırmıştır. 2014 yılında Takip , 2015 yılında Life , Çöl Kraliçesi gibi bağımsız filmlerde yer almıştır. 2016 yılının çok konuşulan filmlerinden olan Kayıp Şehir Z 'de kaşif Henry Costin karakterini canlandırdı. 2017 yılında Soygun filminde canlandırdığı Connie Nikas karakteri Cannes Film  Festivali'nde dakikalarca ayakta alkış aldı. Bu rolüyle Independent Spirit Ödülleri'nde En İyi Erkek Oyuncu adaylığı aldı.

Soygun filminde canlandırdığı rol kariyerinin en önemli sıçrayışı oldu. Otoriteler tarafından ilk defa oyunculuğu büyük övgü almıştır. Bu sebeple yine bir auteur yönetmen olan Claire Denis 'in 2019 yılında merakla beklenen filmi High Life 'a dahil olmuştur. Yönetmen başka oyuncuyu düşünse bile Pattinson'ın ısrarlarına dayanamamıştır.