С 2001 по 2003 года Кира встречалась с актером Дель Синноттом.

С конца 2003 года по 2005 год Киру Найтли связывали романтические отношения с актером Джеми Дорнан.

В 2005 году Кира начала встречаться с актером Рупертом Френдом. Их отношения продлились больше пяти лет и в декабре 2010 года они разошлись.

В 2011 году Кира начала встречаться с музыкантом Джеймсом Райтоном. В мае 2012 года пара объявила о своей помолвке.

4 мая 2013 года пара сыграла свадьбу в городе Мазан, который расположен в 20 километрах от Марселя на юге Франции.

В конце октября 2014 года появились слухи о том, что Кира беременна. А в начале ноября 2014 года эти слухи подтвердил источник из окружения звезды.

В конце мая 2015 года появилась информация о том, что Кира и Джеймс стали родителями девочки. Спустя три месяца после родов актриса рассказала в интервью, как назвала свою дочку. Девочке дали имя Эди.