Ο Πάτινσον ξεκίνησε την καριέρα του ως ηθοποιός στις αρχές της δεκαετίας του 2000 με ρόλους σε μια σειρά από ταινίες και τηλεοπτικές σειρές, συμπεριλαμβανομένης της γερμανικής τηλεοπτικής ταινίας *Ring of the Nibelungs* (2004) και της προσαρμογής του BBC του μυθιστορήματος του J. R. R. Tolkien *The Hobbit* (2003) . Ο πρωτοποριακός του ρόλος ήρθε το 2005, όταν επιλέχτηκε ως Έντουαρντ Κάλεν στην κινηματογραφική μεταφορά του μυθιστορήματος της Stephenie Meyer *Twilight*. Η ταινία σημείωσε κριτική και εμπορική επιτυχία, δημιουργώντας τέσσερα σίκουελ και έκανε τον Πάτινσον γνωστό.
Από τότε που τελείωσε η σειρά *Twilight*, ο Pattinson έχει πρωταγωνιστήσει σε πολλές ανεξάρτητες ταινίες, όπως *Remember Me* (2010), *Water for Elephants* (2011), *Cosmopolis* (2012), *Maps to the Stars* ( 2014) και *Good Time* (2017). Έχει επίσης εμφανιστεί σε πολλές ταινίες μεγάλου προϋπολογισμού, όπως *Harry Potter and the Goblet of Fire* (2005), *New Moon* (2009), *Eclipse* (2010), *Breaking Dawn - Part 1* (2011 ), και *Breaking Dawn - Part 2* (2012).
Εκτός από την καριέρα του ως ηθοποιός, ο Pattinson είναι επίσης μουσικός και παραγωγός. Έχει κυκλοφορήσει δύο άλμπουμ, *Twilight:Original Motion Picture Soundtrack* (2008) και *Life and Times* (2011), ενώ έχει κάνει παραγωγή πολλών ταινιών μικρού μήκους και μουσικών βίντεο.
Ο Pattinson έχει ανακηρυχθεί ένας από τους "100 πιο επιδραστικούς ανθρώπους στον κόσμο" από το περιοδικό *Time* και ένας από τους "50 πιο όμορφους ανθρώπους στον κόσμο" από το περιοδικό *People*. Έχει επίσης κερδίσει πολλά βραβεία για την υποκριτική του, συμπεριλαμβανομένου του MTV Movie Award για την Καλύτερη Ανδρική Ερμηνεία και το Teen Choice Award for Choice Movie Actor:Romance.