Robert Pattinson nació en Londres el 13 de mayo de 1986. Tiene dos hermanas mayores, Lizzy y Victoria Pattinson. Estudió en la escuela primaria para hombres Tower House School de la cual fue expulsado con 12 años por tener malas calificaciones y más tarde en la escuela secundaria mixta Harrodian School.
Con 15 años se introdujo en la Compañía de Teatro Barnes para principiantes donde dio vida a pequeños papeles en diferentes obras. Un agente se fijó en el actor mientras actuaba en la obra 'Tess of the D'Urbevilles' y desde entonces comenzó a buscar papeles más profesionales.
Comenzó a trabajar en televisión en 2004 en la película 'Dark Kingdom: The Dragon king' en el año 2004 donde interpretó a Giselher y en 2006 a Toby Jugg para 'The Haunted Airman'. En 2007 participó en la película 'The Bad Mother's Handbook'.
Su debut en la gran pantalla comenzó en el año 2004 en la saga 'Harry Potter' donde interpretó a Cedric Diggory en 'Harry Potter y el prisionero de Azkaban', 'Harry Potter y el cáliz de fuego' y 'Harry Potter y la orden del Fenix'. Más tarde trabajó en 'Sin límites' y 'How to be'. En 2010 el productor ejecutivo y el protagonista de 'Recuérdame'.
Protagonizó la saga inspirada en las novelas de Stephenie Meyer 'Crepúsculo' (2008-2012) interpretando al vampiro Edward Cullen, su mayor éxito hasta la fecha. También protagonizó 'Como agua para elefantes' en 2011,'Bel Ami' en 2012, 'Cosmopolis' el mismo año y 'El cazador' en 2014. En 2014 también participó en 'Mapa a las estrellas'.
En 2015 dio vida a Thomas Edward Lawrence en 'La reina del desierto', a Dennis Stock en 'Vida', y a Brady Corbet en 'The Chilhood of a Leader'. En 2016 participó en 'The Lost City of Z' y 'Good Time'. Papeles todos ellos por los que ha sido galardonado con más de 25 premios a lo largo de su carrera cinematográfica.
Robert Pattinson también ha hecho sus pinitos en el mundo de la música. En 2013 tocó la guitarra para la grabación de la canción 'Birds', del álbum 'Government Plates' de Death Grips. También ha participado en la grabación de bandas sonoras como la de la saga 'Crepúsculo' y 'How to be a soundtrack'. Toca la guitarra, el piano y es compositor. En 2010 obtuvo el premio Músicos inesperados más influyentes de Hollywood.
Asimismo, el londinense tuvo sus andanzas en el mundo de la moda. Con solo 12 años formó parte de una agencia de modelos pero cuatro años después la abandono. En 2008 reconoció en una entrevista que a esa edad tuvo mucho éxito como modelo debido a que "parecía una niña" y su aspecto era bastante andrógino, pero en cuanto la pubertad llegó le empezó a salir barba y vello y no tuvo más trabajo.
En 2007 apareció en la campaña publicitaria de otoño de de la firma Hackett. En junio de 2013 la marca francesa Dior anunció a través de un comunicado que el actor sería la futura imagen del perfume masculino Dior Homme Perfume.
Robert Pattinson fue nombrado uno de los hombres más sexys vivo los años 2008 y 2009 por la revista People. También fue nombrado por Vanity Fair como uno de los actores mejor pagados en Hollywood y en 2010 The Sunday Times lo colocó en su lista de jóvenes millonarios de Reino Unido.
En cuanto a su vida sentimental, en 2009 comenzó una relación con su compañera de reparto de 'Crepúsculo', Kristen Stewart. Los fanáticos apodaron a la pareja como 'Robsten'. La relación duro cuatro años y finalizó por una infidelidad de Stewart al actor con el director de 'Blancanieves y el Cazador', Rupert Sanders. Lo volvieron a intentar pero las cosas no pudieron volver a ser como antes y la pareja rompió definitivamente a primeros de 2013.
Desde 2014 mantiene una relación con la cantante FKA twigs con quien se comprometió en 2015.