Kristen est née et a grandi à Los Angeles, en Californie. Son père, John Stewart (à ne pas confondre avec Jon Stewart de The Daily Show), est producteur de télévision et régisseur pour Fox. Sa mère, Jules Mann Stewart, originaire d'Australie, est scénariste. Elle a un grand frère, Cameron et deux plus jeunes frères, Taylor et Dana, tout deux adoptés par sa famille. Kristen est allée à l'école jusqu'à l'âge de 13 ans puis a poursuivi sa scolarité par correspondance. Elle est passionnée par l'écriture et la musique.
Elle est très amie avec les actrices Nikki Reed et Dakota Fanning.
Kristen vit actuellement à Woodland Hills, à Los Angeles.Elle a exprimé le désir de vivre et de travailler en Australie ainsi que d'étudier la littérature à l'université de Sydney.
Elle est sortie depuis l'âge de 14 ans et jusqu'à 18 ans avec Michael Angarano, son partenaire dans Speak.
De nombreuses rumeurs ont longtemps couru à propos d'une supposée relation entre elle et Robert Pattinson, son partenaire dans la saga Twilight, mais les deux acteurs avaient toujours soit refusé de les commenter soit entretenu le doute,. Récemment, ils ont commencé à s'afficher ensemble en public, officialisant de facto leur relation.
La carrière d'actrice de Kristen commence à l'âge de huit ans, après qu'un agent a vu sa performance au spectacle de Noël de son école primaire. Le premier rôle de Kristen est un rôle court et sans réplique dans une production de Disney Channel TV, The Thirteenth Year. Elle apparaît par la suite dans le film indépendant The Safety of Objects, où elle joue la fille garçon manqué d'une mère célibataire (Patricia Clarkson) qui a des problèmes. Kristen joue alors dans
Panic Room (2003) aux côtés de Jodie Foster ; elle incarne la fille sombre et diabétique d'une mère divorcée (Jodie Foster). Alors que le film reçoit des critiques mitigées, Kristen reçoit des critiques positives pour son rôle et obtient même une nomination aux Young Artist Awards.
Après le succès de Panic Room, Kristen joue dans le thriller La Gorge du diable le rôle de la fille des personnages de Dennis Quaid et de Sharon Stone ; le film échoue au box-office. Son premier rôle de vedette suit, dans le film d'action et de comédie Les Petits Braqueurs, aux côtés de Max Thieriot et Corbin Bleu. Kristen joue aussi le rôle de Lila dans le thriller L'Autre Rive. À ce jour, le rôle de Kristen le plus applaudi par les critiques est peut-être celui dans le film Speak (2004), basé sur le roman de Laurie Halse Anderson. Alors âgée de treize ans, Kristen y joue une jeune fille violée qui doit faire face au choc émotionnel consécutif à cette agression. Elle reçoit de grands éloges pour sa remarquable interprétation, même si elle n'a, dans ce rôle, que peu de répliques. Grâce à ce rôle, elle fait la publicité contre le viol, pour l'association Security On Campus. Elle a rencontré lors du tournage Michael Angarano, qui devient alors son compagnon durant plusieurs années. Ils finiront finalement par se séparer en 2009.
En 2005, Kristen apparaît dans le film fantastique d'aventure
Zathura : une aventure spatiale, jouant le rôle de Lisa - une grande soeur irresponsable, dont les deux petits frères transforment leur maison en un engin spatial lancé sans contrôle dans l'espace en jouant à un jeu de société. Le film reçoit de bonnes critiques, mais la performance de Kristen n'attire pas beaucoup l'attention, puisque son personnage est immobile durant la majeure partie du film. L'année suivante, elle joue le rôle de Maya dans Fierce People, réalisé par Griffin Dunne. Après cela, elle reçoit le rôle principal de Jess Solomon dans le thriller supernaturel Les Messagers. Le film est une réussite commerciale, mais reçoit des critiques hautement négatives.
En 2007, Kristen apparaît comme la belle adolescente Lucy Hardwicke dans In the Land of Women, un drame romantique avec Meg Ryan et la star de Newport Beach, Adam Brody. Le film, ainsi que la performance de Kristen, reçoivent des critiques mitigées. La même année, Kristen joue dans Into the Wild, l'adaptation cinématographique de Sean Penn, très acclamée par les critiques. Pour son interprétation de Tracy, une jeune chanteuse qui succombe au charme de l'aventurier Christopher McCandless, Kristen reçoit dans l'ensemble beaucoup de critiques positives. Salon.com considère son travail comme un « robuste, performance sensible », et le Chicago Tribune remarque qu'elle avait donné vie à son personnage « d'une manière vraiment saisissante avec une esquisse de rôle ». Entre-temps, le critique Dennis Harvey de Variety commente avec scepticisme : « Ce n'est pas clair si Stewart veut jouer la hippie Tracy comme insipide, où si ça réussit de cette manière ». Après Into the Wild, Kristen fait un caméo dans
Jumper et apparaît aussi dans Panique à Hollywood, qui sort en 2008. Elle est aussi la co-star dans The Cake Eaters et The Yellow Handkercheif, deux films indépendants.
Le 16 novembre 2007, Summit Entertainment annonce qu'elle jouera le rôle de Bella Swan dans le prochain film Twilight, chapitre I : Fascination, basé sur le bestseller de Stephenie Meyer traitant d'une histoire d'amour entre une humaine et un vampire, Fascination. Kristen est sur le tournage d'
Adventureland quand la directrice Catherine Hardwicke vient la voir pour un test d'écran informel qui "captive" la réalisatrice. Elle tiendra la vedette avec l'acteur britannique Robert Pattinson, qui joue Edward Cullen. Le film commence sa production en février 2008 et le tournage s'achève en mai 2008. Twilight sort le 20 novembre 2008 en Amérique du Nord, et le 7 janvier 2009 en France. Tous les acteurs jouant des rôles majeurs doivent jouer dans les trois autres films de la saga. Kristen tourne dans le deuxième chapitre de la saga en 2009: le film sort le 18 novembre 2009, un an après la sortie du premier épisode. Du 17 août au 31 octobre, elle tourne dans le troisième chapitre appelé Eclipse, sorti le 30 juin 2010.
Pendant une interview radio avec Big O et Dukes de WJFK 1067, Jason Mewes confirme qu'il tourne un film nommé K-11 avec Kristen et Nikki Reed, aussi de Twilight, chapitre I : Fascination. Le film, dirigé par la mère de Kristen, Jules Mann-Stewart, a lieu dans une prison du comté de Los Angeles, « K-11 » étant une section de cette prison, utilisée pour loger les prisonniers qui auraient du mal à survivre dans la population générale, tels que des détenus transsexuels, gays, séropositifs... Kristen y interprète le rôle de Butterfly, transsexuelle schizophrène.
Kristen a également été auditionnée pour interpréter Joan Jett dans The Runaways, biopic du légendaire groupe de jeunes rockeuses. Le film est dirigé par Floria Sigismondi. Pour sa sortie aux États-Unis, le film est interdit aux moins de 16 ans à cause de scènes torrides entre Kristen Stewart et Dakota Fanning.
En 2010, elle détient aussi le premier rôle féminin dans le film à petit budget, Welcome to the Rileys, où elle joue une jeune fille prostituée stripteaseuse recueillie par Doug Riley (incarné par James Gandolfini). Pour se préparer au rôle, Kristen Stewart a passé beaucoup de temps dans un club de strip-tease de La Nouvelle-Orléans nommé « Dixie Divas ». Elle y a notamment appris le pole dancing et elle est même montée sur scène pour danser devant les clients, sans toutefois se déshabiller.
En 2011, on pourra la voir dans l'adaptation du roman de Jack Kerouac, Sur la route, où elle incarnera le rôle de Marylou/Lu-Anne Henderson au côté de Sam Riley, son ami Tom Sturridge mais aussi de Garrett Hedlund. Ce film a été réalisé par Walter Salles.