Роберт Томас Паттинсон родился 13 мая 1986 года в пригороде Лондона, Англия. Его мать Клэр работала на модельное агентство, а отец Ричард занимается вывозом винтажных машин из США. Паттинсон посещал «Tower House School» (школа для мальчиков), а с 12-ти лет — Harrodian School. Он был вовлечён в театр в качестве непрофессионального актёра (любителя) через «театральную группу Барнса» (англ. «Barnes Theatre Company»). После некоторого опыта здесь в качестве актёра на задних планах, он был приглашён на более значимые роли. Он привлек внимание актёрского агента после постановки «Tess of the D’Urbervilles» и с этого момента был в поисках профессиональных ролей. С этих пор он был привлечён для постановки любительской версии Макбета центра искусств «Old Sorting Office Arts Centre», в то же время пытаясь сделать карьеру модели. У Паттинсона есть две старшие сестры: Виктория и Лиззи. Виктория, старшая сестра Роберта, занимается рекламой. А Лиззи — певица, сочиняет песни. В 17 лет она выступала в одном из пабов Барнса (пригород Лондона, где родился Роберт), и её заметила звукозаписывающая компания EMI. Через год стала участницей группы Aurora и одной из самых продаваемых исполнительниц Великобритании

Увлечения
Роберт играл на гитаре и синтезаторе в составе малоизвестной группы «Bad Girls». На вопросы о жанре сам актёр отвечает, что их музыка — нечто «рок-н-ролльное в духе Led Zeppelin». Пробует себя в сольных исполнениях. Увлекается музыкой с детства. Сам объясняет так: «Я всю жизнь играю на фортепиано — с тех пор, как мне исполнилось три или четыре года. И на гитаре — на классической гитаре — я стал играть в пять лет и не выпускал её из рук до двенадцати, а потом надолго забросил. Но где-то пять лет назад опять взялся за гитару, стал играть блюз и другие вещи». В одной из сцен фильма «Сумерки» (2008 г.) актёр показан в кадре сидящим за роялем и исполняющим песню для своей возлюбленной (в исполнении Кристен Стюарт). Для «Сумерек» Роберт написал и исполнил две баллады: «Never Think», которая вошла в официальный саундтрек фильма, и «Let Me Sign». Кроме того, Паттинсон коллекционирует электрогитары.

На съемочной площадке фильма «Сумерки» в 2008 году Роберт встретился с актрисой Кристен Стюарт. Разлад в паре произошел летом 2012 года после скандальной истории с изменой Кристен Стюарт с режиссером фильма «Белоснежка и охотник» Рупертом Сандерсом.
После измены Кристен Стюарт пара разошлась и продала купленный для своей будущей семьи дом. Однако спустя несколько месяцев Роберт Паттинсон и Кристен Стюарт помирились.

Актёрская карьера Роберта началась в любительском театре в возрасте примерно 15 лет. Затем он получил приглашение в Barnes Theatre Club, где играл в таких постановках, как «Macbeth», «Anything Goes» и «Tess of the D’Urbevilles». Первым для Роберта опытом в кино стала роль второго плана в фильме «Кольцо Нибелунгов» (2004). В том же 2004 году он сыграл в фильме «Ярмарка тщеславия» сына героини Риз Уизерспун, однако его сцены позднее были удалены и появились только в DVD-версии.
В конце 2005 года Паттинсон сыграл роль Седрика Диггори в фильме «Гарри Поттер и Кубок огня». Впоследствии, издание Times Online окрестило его «Британской звездой завтрашнего дня». Неоднократно Роберта называли следующим Джудом Лоу и вносили его кандидатуру в список The Coterie как почетного члена.
В 2006 году он сыграл военного летчика прикованного к инвалидному креслу Тоби Джагга, который отправляется в отдаленный особняк в Уэльсе, чтобы пройти курс реабилитации. Но там его начинают мучать кошмары, напоминающие те ужасы, которые он пережил на войне.
11 декабря 2007 года Summit Entertainment объявила, что Паттинсон будет играть Эдварда Каллена в новом фильме «Сумерки», основанном на бестселлере Стефани Майер, одноименном романе о людях и вампирах. После роли молодого вампира-вегетарианца, влюбившегося в простую девушку, популярность Роберта сильно выросла. Паттинсон сыграл в экранизации следующего романа, которая вышла на экраны осенью 2009 года.
В 2010 году вышла драма «Помни меня». В ней Роберт сыграл студента Тайлера, который начал встречаться с девушкой Элли, чтобы отомстить её отцу-полицейскому, арестовавшему его за драку, в которой парень не участвовал. Тайлер влюбляется в Элли, но события 11 сентября 2001 года разлучают их навсегда. В 2010 году он также сыграл Эдварда и в экранизации книги — «Затмение», которая появилась на экранах 30 июня 2010.
В 2011 году вышли фильмы «Сумерки. Сага. Рассвет» и «Воды слонам», где Роберт сыграл студента-ветеринара, который по воле случая попадает в бродячий цирк, и влюбляется в молодую наездницу (её сыграла Риз Уизерспун).
Мировая премьера фильма «Милый друг», в котором актёр сыграл Жоржа Дюруа, состоялась 17 февраля 2012 года во время Берлинского международного кинофестиваля. В российский прокат фильм вышел 29 марта 2012 года.
В 2011 году актёр сыграл главную роль в фильме «Космополис», режиссёром которого стал Дэвид Кроненберг. 19 апреля 2012 года стало известно о том, что «Космополис» попал в официальную конкурсную программу Каннского кинофестиваля 2012 года. Премьера фильма состоялась 25 мая 2012 года в Каннах. Выход фильма в России запланирован на 19 июля 2012 года.
На 2012 год у Роберта также запланирован выход фильма «Сумерки. Сага. Рассвет: часть 2», который станет заключительной частью «Сумеречной Саги».
2 мая 2012 года стало известно о том, что актёр сыграет в психологическом триллере «Миссия: Чёрный список», который будет снят по книге с одноименным названием, написанной военным следователем Эриком Мэддоксом. В книге рассказывается о поисках и захвате Саддама Хусейна.
Кроме того, актёр присоединится к актерскому составу фильма «The Rover», режиссёром которого станет Дэвид Мишо. В фильме Паттинсон сыграет персонажа по имени Рэйнольдс.

2004, Кольцо нибелунгов, Гизельхер
2005, Гарри Поттер и Кубок огня, Седрик Диггори
2006, Преследователь Тоби Джагга, Тоби Джагг
2007, Гарри Поттер и Орден Феникса, Седрик Диггори
2008, Летний домик, Эдвард
2008, Сумерки, Эдвард Каллен
2008, Переходный возраст, Арт
2009, Отголоски прошлого, Сальвадор Дали
2009, Сумерки. Сага. Новолуние, Эдвард Каллен
2010, Помни меня, Тайлер Хоукинс
2010, Сумерки. Сага. Затмение, Эдвард Каллен
2011, Сумерки. Сага. Рассвет - Часть 1, Эдвард Каллен
2011, Воды слонам, Джейкоб Джанковски
2012, Милый друг, Жорж Дюруа
2012, Сумерки. Сага. Рассвет - Часть 2, Эдвард Каллен
2012, Космополис, Эрик Пэкер
2013, Миссия: черный список, Эрик Мэддокс