Keira Christina Knightley 1985. március 26-án született Teddingtonban, Middlesex-ban, Angliában. Szülei mindketten szakmabeliek: édesapja, Will Knightley, színész, édesanyja, Sharman Macdonald pedig színésznőből avanzsált forgatókönyvíróvá. Van egy bátyja, Caleb.

Keira már fiatalon tudta, hogy színésznő szeretne lenni, de a szülei csak szigorú feltételek mellett egyeztek bele: a tanulási nehézségekkel küzdő lánynak kitűnő bizonyítványokat kellett produkálnia, hogy iskolai szünidőkben a színjátszással foglalkozhasson.

Már fiatalon olyan filmekben kapott kisebb szerepeket, mint az Halálos kötődés (1995) vagy a Kincskeresők (1996). Pár évvel később eljátszhatta a Natalie Portman által alakított Amidala hű szolgálóját és barátnőjét, Sabét a Star Wars I. rész - Baljós árnyak (1999) című filmben.

Ezt követően egyre nagyobb szerepeket kapott, és még ugyanebben az évben feltűnt az Oliver Twistben (1999), majd Romániában leforgatta Princess of Thieves (2001) című Disney-produkciót, amiben Robin Hood húgát alakította.

A hírnév mellé egyre jelentősebb filmek is jöttek. Keira főszerepet kapott A Karib-tenger kalózai: A Fekete Gyöngy átka (2003) című kasszasikerben, de játszott a franchise több folytatásában is: A Karib-tenger kalózai: Holtak kincse (2006), A Karib-tenger kalózai: A világ végén (2007). Olyan sztárokkal dolgozott együtt, mint Orlando Bloom és Johnny Depp.

Keira olyan romantikus és történelmi filmekben tűnt fel, mint az Igazából szerelem (2003), a Vágy és vezeklés (2007), A szerelem határai (2008) és a Veszélyes vágy (2011), de megkapta a Jane Austen regényéből készült Büszkeség és balítélet (2005) női főszerepét is, valamit lehetősége volt eljátszani Anna Kareninát az Anna Karenina (2012) című adaptációban.

Legutóbb a Jack Ryan: Árnyékügynök (2014), a Szerelemre hangszerelve (2014), a Későnérők (2014) és a Kódjátszma (2014) című filmekben szerepelt.

Keira szenvedélyes West Ham-szurkoló, 2013. óta James Righton felesége.