Se hizo popular por sus papeles de protagonista en los dramas de época, como "Orgullo y Prejuicio" (2005), por la que obtuvo nominaciones para el Óscar y el Globo de Oro a la Mejor Actriz, "Expiación" (2007), por la que fue nominada de nuevo a un Globo de Oro, "Seda" (2007), "La Duquesa" (2008), "Un método peligroso" (2011) y "Anna Karerina" (2012).
En 2008, la lista "Forbes" identificó a Keira como la segunda actriz mejor pagada en Hollywood, con ganancias reportadas por US $32 millones en 2007, convirtiéndola en la única no estadounidense en la lista de las actrices mejor pagadas de ese año.
En 2014 fue nominada a un Globo de Oro, un SAG, un BAFTA y un Óscar a la mejor actriz de reparto por su papel en el thriller histórico "The Imination Game". En octubre de 2015, hizo su debut en Broadway en el papel principal de Thèrése Raquin.
