Hija de la dramaturga Sharman McDonald y del actor Will Knightlety, Keira inicia su carrera artística siendo muy niña, interviniendo en numerosos anuncios de televisión. Su debut como actriz tiene lugar con tan sólo ocho años, en 1995, en la serie de televisión ‘Dos mujeres’, a la que siguen otros pequeños trabajos en la pequeña pantalla. En 1999 obtiene su primer papel importante en ‘Star Wars: Episodio I - La amenaza fantasma’, a la que seguirían otro trabajos en televisión que le proporcionarían cierta fama como ‘Oliver Twist’ o ‘La princesa de Sherwood’.

En 2001 y 2002 participa en conocidos filmes como The Hole’ y ‘Quiero ser como Beckham’ respectivamente, aunque no es hasta 2003 cuando obtiene una gran fama gracias a su papel en ‘Piratas del Caribe: La maldición de la Perla Negra (Pirates of the Caribbean : the Curse of the Black Pearl)’, que protagoniza junto a Johnny Depp y de la cual protagonizaría hasta dos secuelas en 2006 y 2007. Al éxito conseguido por ‘Piratas del Caribe’, le siguen otros numerosos filmes que acaban por convertirla en toda una estrella de Hollywood como ‘Love Actually' (2003) ‘El rey Arturo ’ (2004), ‘The Jacket’ (2005), ‘Orgullo y prejuicio’ (2005), ‘Expiación’ (2007), ‘Seda’ (2007), ‘La duquesa’ (2008) o ‘Nunca me abandones’ (2010).