Keri Lynn Russell passa i primi anni della sua vita a Mesa, in Arizona; successivamente si trasferisce a Denver, in Colorado, dove frequenta il liceo. Scopre la passione per la danza e inizia degli intensi studi di ballo, di jazz e di lirica. Vince numerosi premi e borse di studio che le permetteranno di continuare i suoi studi di danza in prestigiosi istituti.
A 15 anni il talento di Keri viene scoperto dai produttori della Disney, così poco tempo dopo viene scelta per una parte nel film "Tesoro, mi si è allargato il ragazzino", e per tre stagioni appare nel varietà per bambini 'The Michey Mouse Club' sul Disney Channel americano.
Così Keri comincia a farsi conoscere al pubblico: ha delle parti di rilievo in film come "The Babysitter's Seduction" con Stephen Collins, "When Innocence Is Lost" con Jill Clayburgh, e "The Lottery". Una delle ultime interpretazioni cinematografiche di Keri è nel film americano "Mad About Mambo", in cui interpreta il ruolo di una ballerina irlandese che si imbatte in un giovane giocatore di football che vuole imparare a ballare. Ottiene grande popolarità con il programma televisivo "Felicity", serie interpretata dal 1998 al 2002 che le ha fatto guadagnare un Golden Globe.
Ha lavorato sul grande schermo in "Butterfly, a Grimm Love Story" (2005), "Litigi d'Amore" (2005), "August Rush" (2006) e "Mission: Impossible 3" (2006) accanto a Tom Cruise.
Di recente è protagonista della commedia "Waitress" (2007).