A súa nai é de ascendencia escocesa e galesa, mentres que o seu pai é inglés. A súa nai tiña que ser chamada "Kiera", a forma anglicizada de "Kira", un nome influenciado pola patinadora rusa Ivanova, a quen o seu pai admiraba. Con todo, Macdonald escribiu mal o nome cando foi rexistrar a súa filla, escribindo a "e" antes da "i". Knightley ten un irmán maior, Caleb. Macdonald tamén traballou como dramaturgo despois de que a súa carreira como actriz chegou ao seu fin.
actuación