Kristen inició su carrera a la edad de nueve años, cuando un agente la vio actuar en una obra de Navidad de su colegio.[10] Su primera actuación fue una pequeña aparición en la película Tritón por accidente, producida por Disney Channel.[4] Posteriormente apareció en la película independiente La seguridad de los objetos, donde interpretaba a la hija de una madre soltera (Patricia Clarkson). Tuvo un papel en la película de Hollywood, La habitación del pánico, su papel era el de la hija diabética de una madre divorciada (Jodie Foster). A pesar de que la película tuvo diferentes críticas, Kristen fue una de las actrices más aclamadas.
Su siguiente película después del éxito de La habitación del pánico fue La casa (Cold Creek Manor), interpretando a la hija de los personajes de Dennis Quaid y Sharon Stone.
Su primer papel como protagonista lo consiguió en Speak, una película para televisión basada en una novela de Laurie Halse Anderson. Kristen tenía trece años cuando la grabó e interpretaba a Melinda Sordino, una chica que se aísla de la gente después de haber sido violada. Las críticas sobre su actuación fueron muy buenas.
En 2005 apareció en Zathura, donde interpretaba a Lisa, la irresponsable hermana mayor de dos niños que introducen su casa en una nave espacial jugando a un juego de mesa. La película recibió elogios por parte de los críticos, pero Kristen no atrajo la atención de los medios ya que su personaje pasa la mayor parte de la película inmovilizado. Al año siguiente, interpretó a Maya en Gente poco corriente (Fierce people), dirigida por Griffin Dunne. Después de eso, recibió el papel de Jess Salomón en el thriller sobrenatural The Messengers. La película fue un éxito comercial, sin embargo, recibió comentarios muy negativos por los críticos.
En 2007, encarnó a la guapa adolescente Lucy Hardwicke en Entre mujeres, un drama romántico protagonizado por Meg Ryan y Adam Brody. La película, así como la actuación de Kristen, recibieron comentarios diversos. Ese mismo año, Stewart protagonizó la aclamada película de Sean Penn, Hacia rutas salvajes. Además, tuvo un cameo en Jumper y What Just Happened. Ese mismo año también rodó The cake eaters, donde interpreta a Georgia, una adolescente con una enfermedad terminal que desea experimentar el amor antes de que sea demasiado tarde.
El 16 de noviembre de 2007, Summit Entertainment anunció que Kristen desempeñaría el papel de Isabella Swan en Crepúsculo, basado en el best-seller homónimo escrito por Stephenie Meyer. Kristen se encontraba rodando Adventureland cuando la directora de Crepúsculo, Catherine Hardwicke visitó el estudio para hacerle una prueba que la "cautivó". Comparte cartel con Robert Pattinson, quien interpreta a Edward Cullen, un vampiro que se enamora de Bella. La película comenzó el rodaje en febrero de 2008 y terminó en mayo. Kristen repitió su personaje en la secuela, The Twilight Saga: New Moon, y lo continuó en The Twilight Saga: Eclipse.
Durante una entrevista de radio Jason Mewes confirmó que va a rodar una película llamada K 11 con Kristen Stewart. La película, que será dirigida por la madre de Kristen, se desarrolla en un dormitorio de la cárcel del Condado de Los Ángeles.También interpretará a la guitarrista Joan Jett en la película The Runaways, dirigida por Floria Sigismondi y basada en la historia de la banda femenina de los años 70 que llevaba el mismo nombre. Kristen conoció a Jett durante el Año Nuevo 2008-2009, y grabó canciones en un estudio para la película.
El 4 de octubre de 2009 se confirmó su papel protagonista en An American Girl, una película que será dirigida por James Woods y tratará de una chica que después del instituto se encuentra a si misma desperdiciando su vida bebiendo y drogándose en un pequeño pueblo de Indiana y acaba arruinando su reputación y uniéndose a los Marines.
Recientemente ha sido ganadora de un Premio BAFTA a la Estrella emergente.
Protagoniza junto a James Gandolfini la película Welcome to the Rileys, que fue rodada en 2008 y estrenada en el Festival de Cine de Sundance en enero de 2010. En el mismo festival también fue estrenada The Yellow Handkerchief.
