Filha do ator Will Knightley e da escritora Sharman Macdonald, Keira Knightley sempre teve um contato muito próximo com o mundo do cinema e da arte. Com apenas três anos de idade, pediu para os pais para que tivesse um agente só dela. Obviamente, eles levaram o assunto na brincadeira, mas aos poucos foram permitindo que aceitasse alguns trabalhos como atriz nas férias de verão, para que não interferissem com sua educação.

Fez sua estreia como intérprete aos oito anos, tendo uma pequena ponta na série Screen One (1993). Dois anos depois, realizou o telefilme A Village Affair, que foi seguindo de várias participações em seriados e filmes para a TV. Em 1999, conquistou um minúsculo papel em Star Wars: Episódio 1 - A Ameaça-Fantasma, onde atuou lado a lado com Natalie Portman e pôde conhecer os bastidores de um blockbuster norte-americano.

Knightley começou a chamar a atenção do mundo do cinema em 2002, quando estrelou a comédia inglesa Driblando o Destino. O papel lhe rendeu convides para duas grandes produções: Simplesmente Amor, romance dirigido por Richard Curtis, e Piratas do Caribe - A Maldição do Pérola Negra, sucesso da Disney coestrelado por Johnny Depp, Geoffrey Rush e Orlando Bloom. A atriz retornou à pele de Elizabeth Swann em Piratas do Caribe - O Baú da Morte (2006) e Piratas do Caribe - No Fim do Mundo (2007).

Em 2005, deu início a sua parceria com o diretor Joe Wright ao interpretar Elizabeth Bennet em Orgulho e Preconceito, versão para os cinemas de romance homônimo escrito por Jane Austen. Keira conquistou uma indicação ao Oscar pelo papel. Voltou a trabalhar com o cineasta em Desejo e Reparação e Anna Karenina.

Com o fim da trilogia Piratas do Caribe, ficou um pouco afastada dos holofotes de Hollywood, mas ainda conseguiu boas participações em A Duquesa e Não Me Abandone Jamais. Em 2011, recebeu o desafio de atuar ao lado de Viggo Mortensen e Michael Fassbender no drama Um Método Perigoso, de David Cronenberg.