Knightley hẹn hò với bạn diễn trong phim Pride & Prejudice là ngôi sao Rupert Friend từ 2005 đến cuối năm 2010.[12][13]. Trước đó vào khoảng 2003 - 2005 cô có mối quan hệ với người mẫu thời trang Bắc Ailen Jamie Dornan.[14] Cô đã kết hôn với nhạc sĩ người Anh James Righton vào tháng 5 năm 2011 [15]; hai người hiện tại sống ở London.[16] Vào tháng 12 năm 2014, Knightkey xác nhận thông tin cô đang mang thai.[17]

Knightley đã phủ nhận tin đồn cô là người mắc chứng biếng ăn, mặc dù cô đã nói là vậy, sau khi có sự xuất hiện của cô tại Pirates of the Caribbean: Dead Man's Chest buổi chiếu ra mắt đã tạo ra suy nghĩ đến phương tiện truyền thông rằng các chỉ số đo cơ thể quá mảnh mai cô có được là do chứng biếng ăn — mà trong gia đình cô có tiền sử về chứng biếng ăn.[18]