Keira Christina Knightley syntyi Teddingtonissa Englannissa. Hänen vanhempansa ovat näyttelijä Will Knightley ja näytelmäkirjailija Sharman Macdonald. Hänellä on myös vuonna 1979 syntynyt isoveli nimeltä Caleb. Knightley aloitti näyttelemisen jo 7-vuotiaana, ja hän esiintyi ensimmäisen kerran televisioelokuvassa Royal Celebration vuodelta 1993. Hän esiintyi monissa televisioelokuvissa, mutta hänen ensiesiintymiensä suuren budjetin elokuvassa oli kuningatar Amidalan palvelusneidon Sabén rooli . Vuonna 2001 Knightley teki ensimmäisen pääroolinsa televisioelokuvassa Princess of Thieves.
Knightley teki läpimurtonsa esitettyään Juliette Paxtonia menestyneessä komediassa Parempi kuin Beckham vuodelta 2002. Heti seuraavana vuonna Knightley nähtiin Elizabeth Swannina hittielokuvassa , joka teki hänestä supertähden. Vuonna 2004 brittiläisen Hello -juorulehden lukijat äänestivät Knightleyn Hollywoodin lupaavimmaksi näyttelijänaluksi. Samoihin aikoihin Empire-aikakauslehden lukijaäänestys valitsi hänet kaikkien aikojen seksikkäimmäksi elokuvatähdeksi. Knightley oli ehdolla vastaanottamaan parhaan naispääosan-palkinnon vuoden 2006 Oscar-gaalassa elokuvasta Ylpeys ja ennakkoluulo.
Knightley ei ole naimisissa, mutta hän on seurustellut irlantilaisen mallin Jamie Dornanin ja amerikkalaisen näyttelijän Del Synnottin kanssa, mutta kumpikaan suhde ei ole tuottanut tulosta. Nykyisin Keira seurustelee näyttelijä Rupert Friendin kanssa, johon hän tutustui Ylpeys ja ennakkoluulo-leffan kuvauksissa.
