Mint színész, az igazi áttörést Edward Cullen karaktere hozta meg számára a 2008-ban bemutatott Twilight (Alkonyat) című filmben. A film Stephenie Meyer azonos című bestseller könyvének filmes adaptációja, melynek van még további három része, amiket szintén megfilmesítenek: a New Moon (Újhold), melyben Edward körül forog majd minden, de mégsem szerepel végig benne, az Eclipse (Napfogyatkozás), és a Breaking Dawn (Hajnalhasadás) melyekben főszerepet játszik.

További projektjei a Little Ashes, melyben a híres spanyol festő, Salvador Dalí bőrébe bújik, a How To Be című brit komédia, és egy rövidfilm, a The Summer House, valamint 2010-ben David Pugh színházi rendező által rendezett darabban is szerepelni fog, melyet a 81. Academy Awards-on jelentett be 2009. február 22-én.
Továbbá 2010-ben láthatjuk majd a Remember Me című filmben Emilie de Ravin oldalán mint Tyler, szintén 2010-ben ismét Edward Cullen-ként borzolja majd a kedélyeket: jön a The Twilight Saga: Eclipse (Napfogyatkozás), majd miután a mozizók felocsúdtak a vámpír kísértéséből megnézhetik Phineas-ként az Unbound Captives című produkcióban.

Robert nem csak mint színész, hanem mint zenész is tehetséges: gitáron és zongorán is játszik, valamint saját zenéit komponálja. Hallhatjuk a Twilight soundtrack-on két dalban is, a Never Think-ben, amit Sam Bradley-vel írt, és a Let Me Sign című dalban is, melyet Marcus Foster-rel és Bobby Long-gal írt. Amikor a dalokat megmutatta Catherine Hardwicke rendezőnőnek, rögtön megtetszettek neki, és elmondása szerint beleillettek a filmbe. A Never Think című dalt például akkor hallhatjuk, amikor Bellával a támadás után egy étteremben ülnek, és Edward bevallja a lánynak, hogy képes az emberek gondolataiban olvasni, kivéve az övében.
Továbbá a How To Be című film soundtrackjén is található három szám, melyet Robert és Joe Hastings írt közösen. Robert elmondása szerint sohasem csinált professzionálisan filmzeneírást és ezekhez hasonlót, csupán pubokba lépett fel. Majd amikor profi zenész karrierjéről kérdezték, szerényen csak annyit mondott, hogy a zenélés a b-terve, ha a színészkedés megbukna.