Келли Райлли родилась 18 июля 1977 года в графстве Суррей, Англия, в семье работницы
госпиталя и полицейского. Детство Келли провела в Чессингтоне, городе в
окрестностях Лондона.
В 2004 году за роль в бродвейской постановке «После мисс Джули» Райлли была
номинирована на театральную премию Лоуренса Оливье в категории «Лучшая актриса
2003 года». Двадцатишестилетняя Келли стала самой молодой актрисой, когда-либо
номинировавшейся на эту категорию.
Первую главную роль Райлли сыграла в фильме ужасов 2008 года «
Райское
озеро». Более широкую известность она получила благодаря ролям в фильме
«Шерлок Холмс» (2009) и его сиквеле «
Шерлок Холмс: Игра теней» (2011), а также в фильмах «
Сортировка» и
«
Я и Орсон Уэллс». В 2012 году она сыграла главную женскую роль в
американском фильме «
Экипаж». В 2013 году Райлли получила свою первую главную роль на
американском телевидении, в сериале ABC «
Чёрный ящик».