Роберт Томас Паттинсон родился 13 мая 1986 года в пригороде Лондона, Великобритания. Его мать Клэр работала на модельное агентство, а отец Ричард занимается вывозом винтажных машин из США. Паттинсон посещал «Tower House School» (школа для мальчиков), а с 12-ти лет — Harrodian School. Он был вовлечён в театр в качестве непрофессионального актёра (любителя) через «театральную группу Барнса» (англ. «Barnes Theatre Company»). После некоторого опыта здесь в качестве актёра на задних планах, он был приглашён на более значимые роли. Он привлёк внимание актёрского агента после постановки «Tess of the D’Urbervilles» и с этого момента был в поисках профессиональных ролей. С этих пор он был привлечён для постановки любительской версии Макбета центра искусств «Old Sorting Office Arts Centre», в то же время пытаясь сделать карьеру модели. У Паттинсона есть две старшие сестры: Виктория и Лиззи. Виктория занимается рекламой; Лиззи — певица, сочиняет песни. В 17 лет она выступала в одном из пабов Барнса (пригород Лондона, где родился Роберт), и её заметила звукозаписывающая компания EMI; через год стала участницей группы Aurora и одной из самых продаваемых исполнительниц Великобритании. Участие в музыкальной группе Роберт играл на гитаре и синтезаторе в составе малоизвестной группы Bad Girls. На вопросы о жанре сам актёр отвечает, что их музыка — нечто «рок-н-ролльное в духе Led Zeppelin». Пробует себя в сольных исполнениях. Увлекается музыкой с детства. Сам объясняет так: «Я всю жизнь играю на фортепиано — с тех пор, как мне исполнилось три или четыре года. И на гитаре — на классической гитаре — я стал играть в пять лет и не выпускал её из рук до двенадцати, а потом надолго забросил. Но где-то пять лет назад опять взялся за гитару, стал играть блюз и другие вещи». В одной из сцен фильма «Сумерки» (2008) актёр показан в кадре сидящим за роялем и исполняющим песню для своей возлюбленной (в исполнении Кристен Стюарт). Для «Сумерек» Роберт написал и исполнил две баллады: «Never Think», которая вошла в официальный саундтрек фильма, и «Let Me Sign». Кроме того, Паттинсон коллекционирует электрогитары.