Knightley được sinh ra ở Teddington, London, Anh, con gái của Sharman MacDonald, một nhà soạn kịch từng đoạt giải thưởng, và Will Knightley, một diễn viên nhà hát và truyền hình. Cha của cô là người Anh, và mẹ của cô là người Scotland mang một nửa dòng máu xứ Wales.[6] Cô có một người anh trai, Caleb, anh ta sinh vào năm 1979. Knightley sống ở Richmond, theo học Stanley Junior School, Teddington School và Esher College. Cô mắc chứng khó đọc, nhưng tuy nhiên cô đã thành công trong trường học và được cho phép như vậy, để thu được một đại lý tài năng và theo đuổi sự nghiệp diễn viên. Cô đã yêu cầu một đại diện sớm nhất là khi ba tuổi và có một người khi cô lên sáu, từ mẹ của cô như là một phần thưởng cho việc học tập khó khăn.[7] Knightley đã lưu ý rằng cô ấy đã được "chuyên tâm về diễn xuất" trong suốt thời thơ ấu của cô.[8] Cô thực hiện trong một số vở diễn nghiệp dư của địa phương, trong đó có After Juliet (được viết bởi mẹ của cô) và United States (được viết bởi cô sau vở kịch giáo viên, Ian McShane, không liên quan đến diễn viên Deadwood).