В крупную голливудскую картину Стюарт попала в 2002, заменив актрису Хейден Пэнеттьери в «Комнате страха» Дэвида Финчера. Несмотря на присутствие таких «ветеранов» как Джоди Фостер, Фореста Уайтекера и Патрика Башо, Стюарт ни в чём им не уступала и отыграла роль так убедительно, что критики сравнили её со знаменитой коллегой по площадке в юности.

За «Комнатой страха» последовала роль дочери Денниса Куэйда и Шэрон Стоун в ещё одном триллере «Поместье «Холодный ручей» (2003) Майка Фиггиса. Тем не менее, резонанс аудитории оказался слабым. Следующая работа в незамысловатой подростковой комедии «Запретная миссия» (2004) стала её первой главной ролью; там Стюарт сыграла увлекающуюся альпинизмом девушку, решающуюся на ограбление банка, чтобы оплатить операцию тяжело больного отца. Картина, пришедшаяся по душе молодой аудитории, позволила Стюарт продемонстрировать не только привычные драматические, но и комедийные стороны своего актёрского таланта. Другим фильмом с участием Стюарт в 2004 году стала психологическая драма «Подводное течение», которая, однако, несмотря на участие в проекте знаменитого режиссёра Дэвида Гордона Грина, Терренса Малика, выступившего в роли продюсера, а также актёров Джеми Белла, Джоша Лукаса и Дермота Малруни, практически не удостоилась проката.

Следующий фильм Стюарт, «Говори» (2004) – экранизация романа-бестселлера Лори Холс Андерсон, дал ей возможность сыграть очень непростую роль. Ее героиня, Мелинда, школьница, которая практически перестаёт общаться с людьми после изнасилования старшеклассником, но не утрачивает способности на яркие и часто сардонические комментарии, проговаривая их про себя. Стюарт мастерски справилась со сложностями, продиктованными характером героини. К сожалению, в прокат фильм так и не вышел, но был в урезанном варианте показан по телевидению на каналах «Showtime» и «Lifetime».

Фильм Джона Фавре «Затура» (2005) был снят в жанре космического фэнтэзи, и хотя по ходу действия фильма ее замораживают и она длительное время проводит неподвижно лежа на полу, Кристен снова представился шанс продемонстрировать свои комические способности в роли вечно сердитой сестры Джоша Хатчерсона и Иона Бобо. Несмотря на то что критикам «Затура» понравилась, сборы были крайне невысокими. В этом же году Стюарт снялась в главной роли в канадской картине «Жестокие люди» актёра и режиссёра Гриффина Данна. Это драма о массажистке со сложной судьбой (Дайен Лейн), которая на лето приезжает с сыном к своему другу, одному из самых богатых людей США. В США фильм вышел в ограниченный прокат.

В 2006 Стюарт снялась в драме «Страна женщин» с Мэг Райан и Адамом Броуди. Дальше последовала ещё одна главная в фильме «Посланники» (2007), триллере от знаменитых таиландских режиссёров, братьев Дэнии и Оксида Пэнг. Критики разнесли картину в пух и прах, а зрители в большинстве своём просто проигнорировали.

Также Кристен Стюарт снялась в фильме Шона Пенна «В диких условиях» (2007) - экранизации бестселлера Джона Кракауера о юноше, путешествующем автостопом на Аляску и режиссёрскои дебюте Мэри Стюарт Мастерсон «Поедатели пирожных» (2007), исполнив роль девушки, страдающей анорексией. В 2008 году должна выйти драма, основанная на книге продюсера Арта Линсона «Однажды в Голливуде», где помимо Кристен также сыграли Роберт Де Ниро, Брюс Уиллис и Шон Пенн.

В ноябре 2007 Компания «Summit Entertainment» объявила о том, что Кристен Стюарт снимется в роли Беллы Свон в фильме «Сумерки», романтическом триллере по мотивам книги Стефани Майер. Режиссёр фильма - Кэтрин Хардвик, сценарий адаптирован Мелиссой Розенберг («Шаг вперёд»). В России фильм вышел в прокат 20 ноября 2008 года (на день раньше, чем в США).