Роберт играет на гитаре и синтезаторе в составе группы «Bad Girls». На вопросы о жанре сам актёр отвечает, что их музыка — нечто «рок-н-ролльное в духе Led Zeppelin».

Пробует себя в сольных исполнениях, выступая под псевдонимом Bobby Dupea. Увлекается музыкой с детства. Сам объясняет так: «Я всю жизнь играю на фортепиано — с тех пор, как мне исполнилось три или четыре года. И на гитаре — на классической гитаре — я стал играть в пять лет и не выпускал её из рук до двенадцати, а потом надолго забросил. Но где-то пять лет назад опять взялся за гитару, стал играть блюз и другие вещи».

В одной из сцен фильма «Сумерки» (2008 г.) актёр показан в кадре сидящим за роялем и исполняющим песню для своей возлюбленной (в исполнении Кристен Стюарт). Для «Сумерек» Роберт написал и исполнил две баллады: «Never Think», которая вошла в официальный саундтрек фильма, и «Let Me Sign». Кроме того, Паттинсон коллекционирует электрогитары