S-a nascut la 26 martie 1985 in Teddington Middlesex, Anglia. Este fiica actorului Will Knightley si a scenaristei Sharman Macdonald si are un frate mai mare, Caleb. Provenita dintr-o familie cu o veche traditie cinematografica, micuta Keira si-a impresionat impresarul inca de la virsta de 3 ani. Patru ani mai tirziu a avut primul sau rol in Royal Celebration. Inca din acea perioada s-a descoperit ca este dislexica, lucru nedeclarat oficial pentru ca nu a sustinut niciodata testele care sa-i confirme diagnosticul. Prima scena nud a fost facuta la 15 ani, in filmul The Hole, in 2001. Este premiata la categoria Best Breakthrough actor, dobandeste un succes rasunator cu filmul Atonement premiat cu premiul Globul de aur. Printre alte premii si nominalizari se numara si premiul Academiei Britanice.
La numai 17 ani, când a început ședința foto pentru filmul Pirates of the Caribbean: The Curse of the Black Pearl, ea a făcut față cerințelor implicate de un rol dificil și solicitant. Ea va continua cu rolul "Elizabeth Swann" și în următoarele două serii ale filmului.
Knightley s-a remarcat în filmul de succes "Bend it Like Beckham", în rolul "Jules Paxton" alături de Parminder K. Nagra. După ce a încheiat filmările la Pirații din Caraibe, a continuat cu o altă producție Jerry Bruckheimer Films, King Arthur, în care apare în rolul "Guinevere". Regizat de Antoine Fuqua, filmul l-a avut în rolul "Arthur" pe actorul Clive Owen.
Knightley a apărut și în filmul distribuit în noiembrie 2003, "Love Actually", făcând parte dintr-o distribuție impresionantă în care mai figurează și actorii Colin Firth, Hugh Grant, Laura Linney, Liam Neeson, Alan Rickman și Emma Thompson. A mai jucat în filmul "Pure", care s-a lansat în decembrie 2003. A mai deținut roluri în filmele "The Hole", "Princess of Thieves", "Star Wars: Episodul I - The Phantom Menace" și "Innocent Lies".
Knightley a avut in 2005 o apariție de succes în producția "Pride & Prejudice" pentru Working Title Films, în care apare în rolul "Elizabeth Bennet", alături de Brenda Blethyn, Judi Dench și Donald Sutherland. Tot in 2005, Keira a jucat alături de Adrien Brody (laureat la Oscar) în thriller-ul, producție Warner Bros. - The Jacket, în regia lui John Maybury. În film mai apar Kris Kristofferson și Jennifer Jason Leigh. Născută în Teddington, Middlesex, Anglia, Knightley locuiește în mod curent la Londra.
Pentru rolul sau din ''Mandrie si Prejudecata''', adaptat cinematografic de catre Joe Wright in 2005, Knightley a fost nominalizata pentru cea mai buna actrita la Globurile de Aur si Oscar. Conform unui studiu facut de catre Forbes,Keira a fost plasata a doua pe lista celor mai bine platite actrite din Hollywood, cu un castig de 32 de milioane de dolari, doar in 2007.