El 16 de noviembre de 2007, Summit Entertainment anunció que Kristen desempeñaría el papel de Isabella Swan en Crepúsculo, basado en elbest-seller homónimo escrito por Stephenie Meyer. Kristen se encontraba rodando Adventureland cuando la directora de Crepúsculo, Catherine Hardwickevisitó el estudio para hacerle una prueba que la "cautivó". Comparte cartel con Robert Pattinson, quien interpreta a Edward Cullen, un vampiro que se enamora de Bella; y con Taylor Lautner, quién interpreta al hombre lobo Jacob Black. La película comenzó el rodaje en febrero de 2008 y terminó en mayo. Kristen repitió su personaje en la secuela, The Twilight Saga: New Moon, y lo continuó en The Twilight Saga: Eclipse. A finales del 2010 empezó "The Twilight Saga: Breaking Dawn" que esta dividida en dos partes. Durante la grabacion de Amanecer: parte 1, en Vancouver (Canadá), los actores tuvieron que ser evacuados durante un fin de semana por un posible tsunami.