Em 16 de novembro de 2007, a Summit Entertainment anunciou que Stewart interpretaria a personagem principal Isabella "Bella" Swan no filme Crepúsculo, com base no best-seller de Stephenie Meyer, romance de vampiros do mesmo nome. Stewart estava no set de Adventureland quando a diretora Catherine Hardwicke a visitou para um teste de tela informal, que "cativou" o diretor. Ela estrelou ao lado de Robert Pattinson, que interpreta Edward Cullen. O filme começou a produção em fevereiro de 2008 e terminou a filmagem em maio de 2008.

Twilight (em português: Crepúsculo) foi lançado no mercado mundial em 21 de novembro de 2008. O desempenho de Stewart obteve críticas misturadas com alguns críticos descrevendo-a como "a escolha de elenco ideal" e louvando-a por transmitir o "desprendimento de Bella, bem como sua necessidade de atrapalhá-la"; outros criticaram sua atuação por ser "de madeira" e sem variedade em suas expressões faciais, que descreveram como "em branco".

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