पैटिनसन ने सन 2004 में बनी टेलीविज़न फिल्म "" में और निर्देशिका मीरा नायर की फिल्म "वैनिटी फेयर" में सहायक भूमिकाएं निभाईं, हालांकि इस फिल्म से उनके दृश्यों को हटा दिया गया और वे दृश्य केवल DVD संस्करण में ही दिखाई दिए। मई 2005 में, उन्हें ब्रिटेन के रॉयल कोर्ट थिएटर (Royal Court Theatre) में होने वाले "द वुमन बिफोर" के प्रीमियर के लिए चुना गया था, लेकिन उदघाटन-रात्रि के कुछ ही समय पूर्व उन्हें हटाकर टॉम रिले को ले लिया गया। बाद में उस वर्ष उन्होंने फिल्म "हैरी पॉटर एंड द गौब्लेट ऑफ फायर" में सेड्रिक डिगरी की भूमिका निभाई. इसके लिए उन्हें "द टाइम्स" द्वारा उस वर्ष के "ब्रिटिश स्टार ऑफ टुमॉरो" के लिए नामित किया गया। टुमॉरो एक से अधिक बार उन्हें अगला जूड लॉ कहा गया है।

पैटिनसन ने फिल्म "ट्वाइलाईट", जो इसी नाम से स्टेफनी मेयर द्वारा लिखे गए प्रसिद्ध उपन्यास पर आधारित थी, में एडवर्ड कलन की भूमिका निभाई, जो 21 नवम्बर 2008 को उत्तरी अमेरिका में रिलीज हुई। "TV गाइड" के अनुसार एडवर्ड कलन की भूमिका के ऑडीशन को लेकर पैटिनसन प्रारंभ में आशंकित थे क्योंकि उन्हें डर था कि इस चरित्र से जिस "निपुणता" की उम्मीद की जा रही थी, वे उस पर खरे नहीं उतर पाएंगे. "ट्वाइलाईट" के अगले संस्करणों में भी उन्होंने एडवर्ड कलन की अपनी भूमिका दोहराई "" और आगामी "एक्लिप्स" में, जिसका फिल्मांकन अगस्त 2009 में शुरू हुआ और यह 30 जून 2010 को रिलीज होगी। 

फीचर फिल्मों "लिटिल ऐशेस" (जिसमें उन्होंने सल्वाडोर डली की भूमिका निभाई), "हाऊ टू बी" (एक ब्रिटिश कॉमेडी) और एक लघु फिल्म "द समर हाउस" में भी पैटिनसन ने मुख्य भूमिकाएं निभाईं.

2009 में, पैटिनसन 81वें एकाडमी अवार्ड्स में प्रस्तुत हुए. 10 नवम्बर को रिवॉल्वर एंटरटेनमेंट (Revolver Entertainment) ने पैटिनसन के जीवन और लोकप्रियता का वर्णन करनेवाले एक वृत्तचित्र, "रौब्सेस्ड (Robsessed)", की DVD रिलीज की। "द टेलीग्राफ की 10 सर्वाधिक कमाई वाले अभिनेताओं की सूची में " ट्वाइलाईट "फिल्मों से हुई £10 मिलियन ($16 मिलियन) आय के साथ" पैटिनसन को दसवां स्थान दिया गया।

2010 में पैटिनसन 1885 के उपन्यास "बेल अमी" के फ़िल्मी रूपांतरण में जोर्जेस डयूरॉय की भूमिका निभाएंगे. वे निर्माता डेविड प्यू के एक थिएटर निर्माण में और फिल्म "रिमेम्बर मी" में भी दिखाई देंगे, जो 12 मार्च 2010 को रिलीज होगी। 

प्रारम्भिक जीवन
अभिनय
मॉडलिंग
संगीत