Filha do produtor de TV, John Stewart e da diretora Jules Stewart, de K-11, Kristen deu inicío à sua carreira em 1999, ao fazer uma ponta como figurante para televisão em The Thirteenth Year, da Disney. Kristen substituiu a atriz Hayden Panettiere no elenco do filme O Quarto do Pânico, como filha da personagem principal (interpretada por Jodie Foster). Também fez o filme In the Land of Women ao lado de Adam Brody e apareceu brevemente em Jumper, ao lado de Diane Lane e Hayden Christensen. Também participou em Na Natureza Selvagem.
Ela já atuou ao lado de atores como Jodie Foster, Sharon Stone, Dennis Quaid, Meg Ryan, entre outros. Em 2008, lançou a versão de Twilight, best-seller de Stephenie Meyer, para o cinema, em que interpreta a personagem principal, Isabella Swan.
O filme Crepúsculo estreou dia 19 de dezembro de 2008, já conhecido mundialmente pelo sucesso do livro homônimo lançado anteriormente, filme em que ela atua com Robert Pattinson.
Em 2009 foi lançada a continuação do best-seller Twilight, o segundo livro New Moon, com a participação de vários outros novos atores e atrizes (como Dakota Fanning interpretando Jane) e a matilha de lobos ao lado de Jacob. Kristen continuou atuando como Bella Swan também na adaptação do terceiro livro da série, Eclipse, que estreiou no cinema em 2010. A atriz ainda estará no quarto filme da franquia, Amanhecer, que será dividido em duas partes e com cenas gravadas no Brasil.
Em 2010, Kristen interpretou o papel da roqueira Joan Jett no filme The Runaways, cinebiografia da banda homônima.Em 2011 fará a Branca de neve em "Snow White and the Huntsman".