Nel corso del 2011 prende parte al progetto di David Cronenberg dal titolo "Cosmopolis", pellicola tratta dall'omonimo romanzo di Don DeLillo, in cui interpreta un ricco e brillante giovane che controlla gli oscuri meccanismi dell'alta finanza. Pattinson è il protagonista accanto ad attori del calibro di Juliette Binoche e Paul Giamatti. Il film viene presentato in concorso al Festival di Cannes 2012, non ottenendo alcun riconoscimento. Esce il 25 maggio nelle sale dei cinema riscuotendo scarso successo. Nel 2013 viene scelto da Dior come volto della fragranza maschile "Dior Homme Fragrance", contratto che gli frutterà un guadagno di 12 milioni di dollari. Nel 2014 recita nei film The Rover e Maps to the Stars.