Патинсън започва актьорската си кариера в началото на 2000-те години с роли в редица филми и телевизионни сериали, включително немския телевизионен филм *Пръстенът на нибелунгите* (2004) и адаптацията на Би Би Си по романа на Дж. Р. Р. Толкин *Хобитът* (2003) . Неговата пробивна роля идва през 2005 г., когато е избран за Едуард Кълън във филмовата адаптация на романа на Стефани Майер *Здрач*. Филмът има критичен и комерсиален успех, създавайки четири продължения и превръщайки Патинсън в известно име.
След края на поредицата *Здрач*, Патинсън участва в редица независими филми, включително *Запомни ме* (2010), *Вода за слонове* (2011), *Космополис* (2012), *Карти до звездите* ( 2014) и *Good Time* (2017). Участва и в няколко високобюджетни филма, като *Хари Потър и Огненият бокал* (2005), *Новолуние* (2009), *Затъмнение* (2010), *Зазоряване - част 1* (2011). ), и *Breaking Dawn - Part 2* (2012).
Освен актьорската си кариера, Патинсън е и музикант и продуцент. Той е издал два албума, *Twilight:Original Motion Picture Soundtrack* (2008) и *Life and Times* (2011), и е продуцирал няколко късометражни филма и музикални видеоклипове.
Патинсън е обявен за един от „100-те най-влиятелни хора в света“ от списание *Time* и един от „50-те най-красиви хора в света“ от списание *People*. Той също така печели многобройни награди за актьорската си игра, включително наградата на MTV Movie Award за най-добро мъжко изпълнение и наградата Teen Choice Award за избран филмов актьор:Романтика.