Кристен Стюарт родилась в Лос-Анджелесе (США, штат Калифорния). Её семья ненадолго переехала в Колорадо, а затем вновь вернулась в Лос-Анджелес, где отец Кристен, Джон Стюарт, работал ассистентом режиссёра, продюсером и директором многочисленных шоу на канале Fox. У неё есть родной старший брат — Камерон Стюарт и два приёмных брата — Дэна и Тэйлор, усыновлённые родителями Кристен. Первый выход Стюарт на сцену состоялся в школьной рождественской постановке, на которой её заметил агент. Он связался с родителями девочки и предложил поддержать её интерес к актёрству. Изначально родители были против этой затеи, но Кристен уговорила их и уже в 8 лет начала посещать прослушивания на роли в фильмах и сериалах. Первое её появление на экране состоялось год спустя в постановке «Сын русалки» (1999) канала Disney Channel. Более серьёзная роль досталась ей через пару лет в независимой мелодраме Роуз Трош «Безопасность вещей» (2001), где она сыграла дочь матери-одиночки.

В крупную голливудскую картину Дэвида Финчера «Комната страха» Стюарт попала в 2002. Изначально на роль дочери Джоди Фостер претендовала другая юная актриса — Хейден Панеттьер. Связано это было в первую очередь с тем, что и на главную роль претендовала другая актриса — Николь Кидман. Но после ухода последней из проекта, Фостер выбрала Стюарт, возможно, главным образом, из-за внешнего сходства с собой[2]. Несмотря на присутствие таких «ветеранов», как Джоди Фостер, Форест Уитакер и Патрик Бошо, Стюарт ни в чём им не уступала и отыграла роль так убедительно, что критики сравнили её со знаменитой коллегой по площадке в юности.

За «Комнатой страха» последовала роль дочери Денниса Куэйда и Шэрон Стоун в ещё одном триллере «Дьявольский особняк» (2003) Майка Фиггиса. Тем не менее, резонанс аудитории оказался слабым. Следующая работа в незамысловатой подростковой комедии «Запретная миссия» (2004) стала её первой главной ролью; там Стюарт сыграла увлекающуюся альпинизмом девушку, решающуюся на ограбление банка, чтобы оплатить операцию тяжело больного отца. Картина, пришедшаяся по душе молодой аудитории, позволила Стюарт продемонстрировать не только привычные драматические, но и комедийные стороны своего актёрского таланта. Другим фильмом с участием Стюарт в 2004 году стала психологическая драма «Подводное течение», которая, однако, несмотря на участие в проекте знаменитого режиссёра Дэвида Гордона Грина, Терренса Малика, выступившего в роли продюсера, а также актёров Джеми Белла, Джоша Лукаса и Дермота Малруни, практически не удостоилась проката.

Следующий фильм Стюарт, «Говори» (2004) — экранизация романа-бестселлера Лори Холс Андерсон, дал ей возможность сыграть очень непростую роль. Её героиня, Мелинда, школьница, которая практически перестаёт общаться с людьми после изнасилования старшеклассником, но не утрачивает способности на яркие и часто сардонические комментарии, проговаривая их про себя. Стюарт мастерски справилась со сложностями, продиктованными характером героини. К сожалению, в прокат фильм так и не вышел, но был в урезанном варианте показан по телевидению на каналах Showtime и Lifetime.
Актриса на премьере фильма «Новолуние» у «Crillon Hotel» в Париже 10 ноября 2009 года.

Фильм Джона Фавро «Затура» (2005) был снят в жанре космического фэнтэзи, и хотя по ходу действия фильма её замораживают и она длительное время проводит неподвижно лежа на полу, Кристен снова представился шанс продемонстрировать свои комические способности в роли вечно сердитой сестры Джоша Хатчерсона и Иона Бобо. Несмотря на то что критикам «Затура» понравилась, сборы были крайне невысокими. В этом же году Стюарт снялась в главной роли в канадской картине «Жестокие люди» актёра и режиссёра Гриффина Данна, по одноименному роману Дирка Уиттенборна (Dirk Wittenborn). Это драма о массажистке со сложной судьбой (Дайан Лейн), которая на лето приезжает с сыном к своему другу (Дональд Сазерленд), одному из самых богатых людей США. В США фильм вышел в ограниченный прокат.

Кристен три года подряд номинировалась на соискание премии «Молодой актёр» (в 2003 — за роль в фильме «Комната страха», в 2004 — «Дьявольский особняк», а в 2005 — «Подводное течение»), но ни разу не победила.

В 2006 Стюарт снялась в драме «В стране женщин» с Мэг Райан и Адамом Броди. Дальше последовала ещё одна главная роль в фильме «Посланники» (2007), триллере от знаменитых таиландских режиссёров, братьев Дэнни и Оксида Пэнг. Критики разнесли картину в пух и прах, а зрители в большинстве своём просто проигнорировали.

Также Кристен Стюарт снялась в фильме Шона Пенна «В диких условиях» (2007) — экранизации бестселлера Джона Кракауэра о юноше, путешествующем по Америке, и режиссёрском дебюте Мэри Стюарт Мастерсон «Поедатели пирожных» (2007), исполнив роль девушки, страдающей тяжелой болезнью.

В ноябре 2007 компания Summit Entertainment объявила о том, что Кристен Стюарт снимется в роли Беллы Свон в фильме «Сумерки», романтическом триллере по мотивам книги Стефани Майер. В России фильм вышел в прокат 20 ноября 2008 года (на день раньше, чем в США). В декабре 2008 года вышла комедийная драма, основанная на книге продюсера Арта Линсона «Однажды в Голливуде», где помимо Кристен также сыграли Роберт Де Ниро, Брюс Уиллис и Шон Пенн.

Весной 2009 года вышла комедия Грега Моттолы «Парк культуры и отдыха», в которой Кристен исполнила одну из главных ролей, а в конце года вышло продолжение «Сумерек» — «Новолуние». За роль во второй части саги Кристен удостоилась награды MTV в номинации «Лучшая актриса», а также приза за «Лучший поцелуй» совместно с Робертом Паттинсоном.

В 2009—2010 годах актриса приняла участие сразу в нескольких проектах, в том числе и в третьей части «сумеречной саги». В «Добро пожаловать к Райли» Кристен сыграла девушку, которая помогает несчастной семье справиться со смертью дочери. Эта роль была отмечена на Миланском международном кинофестивале в 2011 году — актриса победила в номинации «Лучшая женская роль». В фильме «The Runaways» Стюарт перевоплотилась в лидера девчачьей рок-группы Джоан Джетт.

В 2010 год актриса сыграла в фильме «В дороге», который был снят режиссёром Уолтером Саллесом по одноименному роману Джека Керуака. 19 апреля 2012 года стало известно о том, что фильм «В дороге» попал в официальную конкурсную программу Каннского кинофестиваля 2012 года. Премьера фильма состоялась 23 мая 2012 года в Каннах.

В марте 2011 года было подтверждено, что Стюарт сыграет Белоснежку в фильме «Белоснежка и охотник». Съемки начались 15 августа, премьера запланирована на 1 июня 2012 года. Мировая премьера фильма «Белоснежка и охотник» состоялась 14 мая в Лондоне. В российский прокат картина вышла 14 июня 2012 года.

Следующей ролью актрисы должна была стать роль девушки по имени Майя в фильме «Кали» режиссёра Ника Кассаветиса. Актриса также должна была выступить в качестве продюсера фильма. Однако 8 августа 2012 года стало известно о том, что Кристен Стюарт выбывает из проекта.

13 января 2012 года стало известно о том, что Стюарт была выбрана лицом нового аромата от модного дома Balenciaga.