London Barnes negyedében született. Anyja, Claire egy modellügynökségnek dolgozott, apja, Richard veterán autókat importált az USA-ból.Két nővére van, a három évvel idősebb Lizzy, aki énekesnő és dalszövegíró, valamint az öt évvel idősebb Victoria, aki reklámkészítéssel foglalkozik. Pattinson a Tower House School és a Harrodian School iskolákba járt,már hatévesen szerepelt iskolai színházi produkciókban.
15 évesen csatlakozott a Barnes Theatre Company színtársulathoz. Thornton Wilder Our Town című darabjában látta meg egy ügynök, így indult el filmes karrierje.
2008-ban és 2009-ben a People magazin a világ legszexisebb férfijai közé sorolta, 2010-ben pedig bekerült a People A világ legszebb emberei listájába is. 2009-ben a Glamour magazin felmérése szerint a világ legszexisebb férfijának választották az olvasók. A GQ magazin Nagy-Britannia legjobban öltözött férfijának nevezte. 18 millió dolláros gázsijának köszönhetően bekerült a legjobban fizetett hollywoodi színészek közé. 2010-ben a Time magazin a világ 100 legbefolyásosabb embere közé választotta.
Robert Pattinson viaszszobra a londoni és a New York-i Madame Tussauds-múzeumban is megtekinthető.
Pattinson jótékonysági eseményeken is részt vesz, 2009 decemberében egy aláírt gitárt ajánlott fel, 2010 januárjában pedig a haiti földrengés áldozatainak megsegítésére rendezett Hope for Haiti Now: A Global Benefit for Earthquake Relief című televíziós műsorban is részt vett, ahol a telefonos felajánlásokat hírességek fogadták.