Kneller wurde als Gottfried Kniller in Lübeck geboren. Er entstammte einer Künstlerfamilie; sein Vater Zacharias (1611-1675) war Maler in Lübeck und sein jüngerer Bruder, Andreas Kneller, wurde später Komponist. Gemeinsam mit seinem anderen Bruder Johann Zacharias (1644-1702), der gleichfalls Maler war, wanderte Gottfried nach dem Tod des Vaters nach Großbritannien aus.
Der ehemalige Schüler von Ferdinand Bol und Rembrandt wurde zu einem der führenden Porträtmaler des späten 17. und frühen 18. Jahrhunderts. Er malte Porträts von 10 regierenden europäischen Monarchen, darunter König Ludwig XIV. von Frankreich. 1680 wurde er von Charles II zum Hofmaler ernannt und später von Wilhelm III geadelt. Georg I ernannte ihn zum Baronet.
Er schuf außerdem 48 Porträts der Mitglieder des Kit-Cat-Klubs, in dem Angehörige der Whigpartei organisiert waren, die sich für Politik und Kunst interessierten. Er war außerdem Leiter der Kneller Academy of Painting and Drawing, die von 1711 bis 1716 in der Great Queen Street in London residierte. Er starb 1723 an einem Fieber und wurde in der Londoner Twickenham Church beerdigt.
