Кира Найтли родилась 26 марта 1985 года в Теддингтоне (Лондон, Великобритания) в семье актёров Уилла Найтли[en] и Шерман Макдональд[en]. Её отец англичанин, а мать имеет шотландские и валлийские корни. К тому времени у пары уже был сын Калеб (род. 1979). Родители назвали девочку в честь советской фигуристки Киры Ивановой.
Уже в три года Кира попросила родителей, чтобы у неё, как и у них, появился собственный агент. Родители пообещали выполнить просьбу дочери, если та будет прилежно учиться. Свою часть сделки Кира выполняла добросовестно и старательно училась. Актриса вспоминает себя отличницей-зубрилкой, которая знала ответы на все вопросы и всегда первой поднимала руку. Её целью был успех в школе. Отчасти потому что ей самой очень хотелось преодолеть врождённую дислексию (нарушения чтения и письма). Но, помимо этого, Кира стремилась к карьере актрисы. Для этого, кроме учёбы, во время школьных каникул девочка усердно и подолгу занималась актёрским мастерством.