Роберт Томас Паттинсон родился 13 мая 1986 года в пригороде Лондона, Англия. Его мать Клэр работала в модельном агентстве, а отец Ричард занимается вывозом винтажных машин из США. Паттинсон посещал школу для мальчиков Tower House School, а с 12-ти лет — Harrodian School. У него две старшие сестры: Виктория занимается рекламой, и Лиззи поет в британской группе Aurora.
Актёрская карьера Роберта началась в любительском театре в возрасте примерно 15 лет. Затем он получил приглашение в Barnes Theatre Club. Первым для Роберта опытом в кино стала роль второго плана в фильме "Кольцо Нибелунгов" в 2004 году. В том же году он сыграл в фильме "Ярмарка тщеславия", однако его сцены позднее были удалены и появились только в DVD-версии.
В конце 2005 года Паттинсон сыграл роль Седрика Диггори в картине "Гарри Поттер и Кубок Огня". А в 2007 году было объявлено, что Паттинсон будет играть Эдварда Каллена в новом проекте "Сумерки", основанном на одноименном "вампирском" бестселлере Стефани Майер. Фильм вышел в 2008 году, и благодаря роли молодого вампира-вегетарианца, влюбившегося в простую девушку, популярность Паттинсона невероятно выросла. Продолжение "Новолуние" вышло на экраны осенью 2009 года, потом было "Затмение" - в июне 2010-го, а 2011 году выйдет "Рассвет".
Весной 2010 в прокат вышла драма "Помни меня", в которой Паттинсон не только сыграл главную роль, но и выступил одним из продюсеров. В 2011 году Паттинсона можно будет увидеть в фильмах "Свободные пленники", "Милый друг" и "Воды слонам".Журналисты приписывают Роберту роман с партнершей по съемочной площадке "вампирской саги" – Кристен Стюарт.