Stewart, nacida y criada en Los Ángeles de padres que trabajaban en la industria del cine, ganó notoriedad por primera vez a los 12 años por su papel en el thriller La habitación del pánico (2002) de David Fincher, en el que interpretaba a la hija de Jodie Foster y que le valió una nominación a los Premios Young Artist.

Posteriormente protagonizó Speak (2004), Catch That Kid (2004), Zathura: A Space Adventure (2005) e Into the Wild (2007).

En 2012 fue también declarada la actriz mejor pagada y más rentable de Hollywood según la revista Forbes.

[2]​ [3]​[4]​ También fue nombrada por la revista Glamour como la mujer mejor vestida del planeta ese año.

[15]​ Su siguiente película fue The Flintstones in Viva Rock Vegas, donde interpretó a la «chica del lanzamiento de anillos».

[15]​ También apareció en la película independiente The Safety of Objects (2001), como la hija marimacho de una madre soltera con problemas (Patricia Clarkson).

Su actuación fue ampliamente elogiada, y The New York Times afirmó que «la Sra.

Stewart interpretó a la adolescente Lucy Hardwicke en In the Land of Women (2007), un drama romántico protagonizado por Meg Ryan y Adam Brody.

Ese mismo año, tuvo un pequeño papel en la adaptación dirigida por Sean Penn Into the Wild.

Si bien Salon.com consideró su trabajo como una «actuación sólida y sensible», y el Chicago Tribune señaló que lo hizo «muy bien con un boceto de un papel», el crítico de Variety, Dennis Harvey, dijo: «No está claro si Stewart pretende interpretar a la chica hippie Tracy como insípida, o si simplemente sale de esa manera».

[19]​ Coprotagonizó The Cake Eaters, una película independiente que se ha proyectado solo en festivales de cine.

Tanto la película como la actuación de Stewart recibieron muchas críticas positivas.

La película comenzó su producción en febrero de 2008 y finalizó el rodaje en mayo del mismo año.

Ella describió su enfoque hacia el papel como «capturar [...] ese primer despertar, esa propiedad de tu cuerpo y deseo».

[27]​ Kenneth Turan de Los Angeles Times dijo que Stewart era «hermosa, enigmática y muy experimentada».

[32]​ Repitió este papel en una tercera película, The Twilight Saga: Eclipse, que se estrenó en junio de 2010.

[35]​ Stewart se reunió con Jett para prepararse para el papel y grabar canciones en un estudio para la película.

A pesar de que la película recibió críticas negativas, se elogió su actuación.

[43]​ Dan Konis de The Village Voice dijo Stewart «subestima maravillosamente» el papel.

[54]​ En 2014, Balenciaga lanzó una nueva fragancia, Rosabotanica, con Stewart como rostro de la marca.

[60]​[61]​ La producción de la película se llevó a cabo en Suiza entre agosto y octubre del año 2013.

Es la segunda ganadora estadounidense después de Adrien Brody, quien ganó el Premio César al mejor actor en 2003.

[71]​ Ese mismo año protagonizó Once and Forever, dirigida por Karl Lagerfeld.

[73]​ Protagonizó la película Café Society de Woody Allen, junto a Steve Carell y Jesse Eisenberg, marcando su tercera colaboración con este último.

[78]​ En el mismo año, Stewart también fue homenajeada en los premios Elle's Women in Hollywood Awards junto a Amy Adams, Felicity Jones, Anna Kendrick, Aja Naomi King, Helen Mirren y Lupita Nyong'o.

[79]​ En mayo de 2016, se anunció que Stewart haría su debut como directora con un cortometraje para la editorial digital centrada en mujeres Refinery29.

[83]​ Ese mismo año, Stewart presentó Saturday Night Live por primera vez con la invitada musical Alessia Cara,[84]​ y fue invitada a unirse a la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas.

[114]​ En 2024, Stewart protagonizó el thriller romántico Love Lies Bleeding, de la escritora y directora Rose Glass.

[124]​ Stewart salió con Anton Yelchin cuando estaban filmando Fierce People; ella lo describió como su «primer corazón roto».

[131]​ En marzo de 2016, en una entrevista para la revista W, se confirmó que la cantante y actriz francesa Soko mantenía una relación con Stewart.