Η Κίρα γεννήθηκε στο Teddington του Middlesex, στην Αγγλία, στις 26 Μαρτίου του 1985. Γονείς της είναι η Σαρμάν ΜακΝτόναλντ, μια Σκωτσέζα ηθοποιός και αργότερα βραβευμένη θεατρική συγγραφέας και ο Γουίλ Νάιτλι, Άγγλος ηθοποιός της τηλεόρασης και του θεάτρου. Έχει έναν μεγαλύτερο αδελφό, τον Κέιλεμπ (γεν. 1979). Πέρασε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής της στο Ρίτσμοντ, φοιτώντας στο σχολείο του Τέντινγκτον και το κολέγιο Esher. Η Κίρα έχει μια μαθησιακή δυσκολία, δυσλεξία, εντούτοις όμως κατάφερε να έχει καλούς βαθμούς στο σχολείο προκειμένου να ευχαριστεί τους δικούς της, που της επέτρεψαν έτσι να ακολουθήσει την καριέρα της ηθοποιού. Έχει δηλώσει ότι ήταν αποφασισμένη να γίνει ηθοποιός από όταν ήταν παιδί ακόμη. Οι πρώτες της εμφανίσεις ήταν σε τοπικές ερασιτεχνικές παραστάσεις μεταξύ των οποίων το έργο After Juliet (γραμμένο από τη μητέρα της) και το United States (γραμμένο από τον τότε καθηγητή υποκριτικής της, Ίαν ΜακΣέιν). Η Κίρα εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην τηλεόραση το 1993 σε ηλικία 7 ετών στη σειρά Royal Celebration. Έπαιξε στη σειρά The Bill (1995) και σε πολλές ακόμα τηλεταινίες στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του '90, πριν τη διαλέξουν για το ρόλο της Σαμπέ (σωσίας της Πριγκίπισας Αμιντάλα) στην ταινία Ο Πόλεμος των Άστρων: Επεισόδιο Ι - Η Αόρατη Απειλή (Star Wars: Episode I The Phantom Menace). Η Κίρα πήρε το ρόλο εξαιτίας της μεγάλης της ομοιότητας με την πρωταγωνίστρια Νάταλι Πόρτμαν (Πριγκίπισα Αμιντάλα). Όταν φορούσαν τις στολές και βάφονταν ακόμη και οι μητέρες τους δεν μπορούσαν να τις ξεχωρήσουν. Ο πρώτος πρωταγωνιστικός ρόλος ακολούθησε το 2001, όταν έπαιξε την κόρη του Ρομπέν των Δασών στην τηλεταινία της Walt Disney, Princess of Thieves. Το ίδιο χρονικό διάστημα η Κίρα συμμετείχε επίσης στην ταινία Η Τρύπα (The Hole) και στην επανέκδοση του Δόκτορ Ζιβάγκο που γυρίστηκε για την τηλεόραση. Ο ρόλος που την ανέδειξε ήταν στην ταινία του 2002, Κάν'το όπως ο Μπέκαμ (Bend It Like Beckham). Αμέσως μετά συμμετείχε στην πολυδάπανη ταινία δράσης Οι Πειρατές της Καραϊβικής: Η Κατάρα του Μαύρου Μαργαριταριού (Pirates of the Caribbean: The Curse of the Black Pearl), που σημείωσε μεγάλη επιτυχία στα ταμεία και απέσπασε θετικές κριτικές παγιώνοντας έτσι τη θέση της Κίρα σαν πρωταγωνίστρια. Το 2004 έιχε ένα μικρό ρόλο στην Αγγλική ρομαντική κομεντί Αγάπη Είναι... (Love Actually). Η επόμενη ταινία της Βασιλιάς Αρθούρος (King Arthur) προβλήθηκε τον Ιούλιο του 2004, αν και είχε ανάμεικτες κριτικές, ο Ρότζερ Έμπερτ έγραψε θετικά σχόλια για την Κίρα περιγράφοντας την μάλιστα "λασπωμένη αλλά ταυτόχρονα πολύ σέξι". Τον ίδιο μήνα ψηφίστηκε από τους αναγνώστες του περιοδικού "Hello!" σαν το περισσότερο υποσχόμενο νέο αστέρι του κινηματογράφου. Ψηφίστηκε επίσης ως η πιο σέξι ηθοποιός όλων των εποχών από τους αναγνώστες του περιοδικού "Empire", ήρθε 79η στη λίστα του περιοδικού "FHM" με τις "100 πιο σέξι γυναίκες" του 2004, 18η στην ίδια λίστα για το 2005 και 1η στη λίστα του 2006. Το περιοδικό "Time" σε ένα άρθρο του το 2004 σημείωνει ότι η Κίρα φαίνεται αποφασισμένη να καθιερώθει σαν ποιοτική/σοβαρή ηθοποιός παρά σαν πrωταγωνίστρια. Το 2005 πρωταγωνίστησε σε τρεις ταινίες: Η Πρώτη Φορά που Πέθανα (The Jacket), Domino, οι οποίες δεν είχαν αξιόλογη οικονομική πορεία και απέσπασαν μεικτές κριτικές και το Περηφάνια και Προκατάληψη (Pride and Prejudice). Η τελευταία είχε εμπορική επιτυχία και χάρισε στην Κίρα μια υποψηφιότητα για Όσκαρ και Χρυσή Σφαίρα Α' Γυναικείου Ρόλου. Το φόρεμα που έβαλε στην απονομή για τις Χρυσές Σφαίρες (σχεδιασμένο από τη Vera Wang) προκάλεσε μεγάλη εντύπωση και η συνολική της εκεί εμφάνιση την έβαλε στη λίστα με τις πιο καλοντυμένες παρουσίες της χρονιάς. H Κίρα υπήρξε στο παρελθόν το πρόσωπο στις διαφημιστικές καμπάνιες της εταιρείας ειδών πολυτελειάς Asprey και της εταιρείας Lux για την Ιαπωνική τηλεόραση ενώ από τον Απρίλιο του 2006 έγινε το νέο πρόσωπο για το άρωμα της Chanel, "Coco Mademoiselle". H ταινία της με τίτλο Εξιλέωση (Atonement), βασισμένη στο best seller του Ίαν ΜακΓιούαν πήρε τις καλύτερες κριτικές. Η Nάιτλι για τον ρόλο αυτό προτάθηκε για Χρυσή Σφαίρα Α' Γυναικείου Ρόλου και ήταν ενθουσιασμένη για την συμμετοχή της στην ταινία καθώς όπως έλεγε είναι ο πρώτος μου ρόλος ως γυναίκα, μέχρι τώρα έπαιζα το κοριτσάκι, και αυτό με ενθουσιάζει .Το 2008 πρωταγωνίστησε στην ταινία Η Δούκισσα (The Duchess), βασισμένη στη ζωή της της δούκισσας του Ντεβονσαιρ Τζορτζιάνα που έζησε τον 17ο αιώνα, αλλά και στην ταινία Αγάπη Στα Άκρα (The Edge of Love). Το 2009 έκανε το ντεμπούτο της στο θέατρο στην παράσταση "The Misanthrope" του Μολιέρου στο Comedy Theatre του Λονδίνου. Το 2010 εμφανίστηκε στις ταινίες Last Night μαζί με τους Εύα Μέντες, Σαμ Γουόρθινγκτον και Γκιγιόμ Κανέ και Never Let Me Go. To 2011 πρωταγωνιστησε στην ταινία του Ντέιβιντ Κρόνενμπεργκ A Dangerous Method μαζί με τους Βίγκο Μόρτενσεν ,Μάικλ Φασμπέντερ και Βενσάν Κασέλ ,υποδυόμενη την ψυχαναλύτρια Σαμπίνα Σπιλράιν. Η Κίρα έχει περιγραφεί από δημοσιογράφους σαν "ιδιαίτερα ανοιχτή στα ΜΜΕ" σχετικά με την προσωπική της ζωή. Έχει δηλώσει ότι δεν της αρέσει να ντύνεται επιτηδευμένα γι'αυτό και προτιμά τους Βρετανούς που σύμφωνα με τη γνώμη της δεν δίνουν μεγάλη σημασία ακόμα και στην δική τους εμφάνιση. Η εξαιρετικά λεπτή σιλουέτα της στην πρεμιέρα της ταινίας Οι Πειρατές της Καραϊβικής: Το Σεντούκι του Νεκρού (Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest) οδήγησε πολλά μέσα να υποθέσουν ότι πάσχει από κάποια διατροφική δυσλειτουργία, αλλά η ίδια διάφευδει τις φήμες περί "νευρικής ανορεξίας". Τον Ιούλιο του 2006 η Κίρα δήλωσε ότι έχει γίνει εργασιομανής και αναφέρει "τα τελευταία 5 χρόνια έχουν γίνει ένα, δεν μπορώ να ξεχωρίσω την περσινή χρονιά ούτε την χρονιά πριν από αυτή" καθώς και "αν συνεχίσω να δουλεύω με αυτό το ρυθμό θα αρχίσω να μισώ αυτό που αγαπάω πιο πολύ να κάνω". Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι ίσως κάνει μια αποχή από το σινεμά στο μέλλον για κάποιο τουλάχιστον χρονικό διάστημα. Το 2010 σε μία συνέντευξή της δήλωσε ότι ήταν έτοιμη να παρατήσει την υποκριτική στα 22 της χρόνια. Τα Χριστούγεννα του 2010, χώρισε με τον επί πέντε χρόνια σύντροφό της και συμπρωταγωνιστή της στο Περηφάνια και Προκατάληψη, Ρούπερτ Φρεντ.