Pattinson tiếp túc thể hiện vai diễn Edward Cullen trong "", công chiếu vào ngày 18 tháng 11 năm 2011 và thu về 705 triệu USD tại các phòng vé trên toàn thế giới. Bộ phim nhận được nhiều đánh giá trái chiều đến tiêu cực từ giới phê bình. Trang web tổng hợp bài phê bình Rotten Tomatoes cho biết chỉ có 24% nhà phê bình trong số 188 bài đánh giá được thống kê có nhận định tích cực về bộ phim; đánh giá chung về bộ phim của trang web này là "Chậm rãi, buồn tẻ cùng những khoảnh khắc hài hước vô ý, "Hừng đông – Phần 1" có thể làm hài lòng những người hâm mộ trung thành của bộ truyện "Chạng vạng", nhưng nó hoàn toàn không làm thỏa mãn những người hâm mộ của loạt phim." Anh sau đó thủ vai Georges Duroy trong tác phẩm chuyển thể từ tiểu thuyết năm 1885 "Bel Ami"; bộ phim đã có buổi ra mắt tại Liên hoan phim Quốc tế Berlin lần thứ 62. Phim được phát hành vào ngày 12 tháng 2 năm 2012. Pattinson tiếp tục đóng vai chính trong bộ phim "Cosmopolis" do David Cronenberg đạo diễn, được tham dự tranh giải Cành cọ Vàng tại Liên hoan phim Cannes 2012. Tác phẩm được đón nhận nồng nhiệt, với màn trình diễn của Pattinson được đặc biệt khen ngợi. Justin Chang của "Variety" viết, "Một sự kết hợp hợp lý đến kỳ lạ giữa nhà làm phim và các chất liệu làm phim [...]. Màn trình diễn xuất sắc của Pattinson là một thứ tài sản không thể thiếu được." Nhà phê bình Robbie Collin của "The Telegraph" cũng khen ngợi màn trình diễn đầy thấu cảm của Robert Pattinson, "vâng, Robert Pattinson – trong vai Packer. Pattinson nhập vai anh ta như một con người thực sự; dù bề mặt có cứng như đá, thì các khoang núi lửa tràn đầy năng lượng tiêu cực cùng sự chán ghét bản thân vẫn đang khuấy động ở sâu thẳm bên dưới."