Comenzó su carrera como actor en la Compañía de Teatro Barnes para principiantes, a los 15 años. Después de algunos años en aquella compañía empezó a actuar en funciones. Robert llamó la atención de un agente de actores mientras actuaba en la producción de la obra Tess of the D'Urbervilles, y desde ahí comenzaron a buscarle papeles profesionales. A partir de ahí participó en varias películas televisivas, como en la película alemana Ring of the Nibelungs (El anillo de los Nibelungos) en 2004, y en en Vanity Fair interpretando a Rawdy Crawly, pero sus escenas fueron eliminadas y sólo se pueden ver en la edición DVD. En mayo de 2005 fue contratado para aparecer en el estreno de "The woman before" en Reino Unido, pero fue despedido poco antes de la apertura de la noche y fue sustituido por Tom Riley. A finales de ese mismo año, interpretó a Cedric Diggory en la película Harry Potter y el cáliz de fuego. Como consecuencia, fue nombrado "British Star of Tomorrow (Estrella Británica del futuro)" por el periódico Times Online, e incluso más de una vez ha sido promocionado como el nuevo Jude Law Apareció en la campaña publicitaria de la colección Hackett para la temporada de otoño de 2007. En ese mismo año, se anunció que Robert interpretaría a Edward Cullen en Crepúsculo, una película basada en el best-seller homónimo de Stephenie Meyer. También actúa en las películas The Summerhouse, How to Be (únicamente presentada en un festival de cine), That Bad Mother's Handbook y Little Ashes, donde interpreta al joven Salvador Dalí y que se estrenará en 2009. En enero comenzará a rodar una película llamada Part per Billion, a la que él califica como "uno de los guiones más líricos que he leído en mi vida". [6] En marzo del mismo año grabará la segunda parte de Crepúsculo, titulada Luna nueva, continuando con el personaje de Edward Cullen.