Кира Кристина Найтли родилась в Лондоне в результате пари, которое заключили между собой её будущие родители — британские актёры Уилл Найтли и Шерман Макдональд. Суть пари состояла в следующем: если Макдональд, решившая заняться драматургией, продаст свою первую пьесу, то в семействе появится второй ребёнок. Пари она выиграла. Своё имя их дочь получила в честь советской фигуристки и олимпийской чемпионки Киры Ивановой.
Найтли была нацелена на то, чтобы стать актрисой, с раннего детства, и уже в возрасте шести лет у неё появился собственный агент. Свою первую роль она сыграла в телефильме «Королевское торжество» (1993), а затем появилась в лентах «Деревенский роман» (1994), «Невинная ложь» (1995) и «Возвращение домой» (1998). В 1999 году на экраны вышли «Звёздные войны: Эпизод I — Призрачная угроза», в которых Найтли сыграла двойника принцессы Амидалы (Натали Портман); в гриме актрисы действительно были так похожи, что на съёмочной площадке их не могли различить собственные матери. Свои первые значительные роли Найтли сыграла в 2001 году в диснеевском телефильме «Принцесса воров» и триллере «Яма».
Прорывом актрисы стала спортивная комедия «Играй как Бекхэм» (2002), собравшая более $76 млн в мировом прокате. Летом следующего года Найтли сыграла главную женскую роль в приключенческом фильме «Пираты Карибского моря: Проклятие Чёрной жемчужины» (2003), который, вопреки ожиданиям, стал одним из главных хитов года, собрав $305 млн в США и более $650 млн по миру. Найтли вновь поработала с продюсером Джерри Брукхаймером на фильме «Король Артур» (2004), потерпевшем неудачу у зрителей и критиков, и двух «пиратских» сиквелах — «Сундуке мертвеца» (2006) и «На краю света» (2007), каждый из которых стал самым кассовым фильмом года в мировом прокате.
За последние 10 лет Найтли отметилась своими ролями в череде исторических драм вообще и костюмных в частности. В их число вошли три фильма Джо Райта — «Гордость и предубеждение» (2005), «Искупление» (2007) и «Анна Каренина» (2012) — а также ленты «Шёлк» (2007), «Запретная любовь» (2008), «Герцогиня» (2008), «Опасный метод» (2011) и «Игра в имитацию» (2014). Роли в «Гордости и предубеждении» и «Игре в имитацию» принесли актрисе номинации на «Оскар» и «Золотой глобус», за «Искупление» и «Игру» она была также номинирована на награду Британской киноакадемии.
Среди других заметных фильмов с участием Найтли — звёздная романтическая комедия «Реальная любовь» (2003), психологический триллер «Пиджак» (2005), экшн-байопик Тони Скотта «Домино» (2005), научно-фантастическая драма Марка Романека «Не отпускай меня» (2010) и романтические ленты «Прошлой ночью в Нью-Йорке» (2010) и «Хоть раз в жизни» (2014). Её следующим фильмом станет трёхмерная приключенческая драма «Эверест», выход которой намечен на сентябрь 2015 года.
В мае 2013 года Найтли вышла замуж за английского музыканта Джеймса Райтона. В декабре 2014 года представитель актрисы подтвердил, что пара ожидает своего первого ребёнка.
