Келли Райлли появилась на свет 18 июля 1977 года в городе Суррей, Великобритания, в семье ирландцев - медсестры и полицейского.
В детстве Келли училась в закрытой школе для девочек, была достаточно замкнутым ребенком и мечтала о научной карьере. Но, начав посещать театральный кружок, она обнаружила в себе актерский талант. В результате чего после школы Келли захотела стать актрисой и написала письмо производителям теленовеллы «Главный подозреваемый», и уже через полгода она выиграла кастинг и получила одну из ролей в сериале - шестнадцатилетней девушки-наркоманки, обвиняемой в убийстве собственной матери, а через шесть лет Келли вновь появилась в продолжении ленты «Главный подозреваемый 4: Узкий круг».
На большом экране Райлли дебютировала в 1997 году в детективной мелодраме «Ребекка». За ней последовала работа в драме «Секс и смерть», мелодраме «Все возможно, бэби!», комедии «Персики», драме «Последние желания», комедии «Испанка», драме «Трупы», мелодраме «Красотки», биографической драме «Распутник», мелодраме «Гордость и предубеждение», музыкальной комедии «Миссис Хендерсон представляет», триллере «Для Андромеды», фильме ужасов «Гриб дождевик», драме «Дворец Джо», фильме ужасов «Райское озеро», криминальной драме «Он убивал полицейских», детективном боевике «Шерлок Холмс», драме «Я и Орсон Уэллс», детективе «Вне подозрений», военной драме «Сортировка», мелодраме «Семь дней на Земле», комедии «Я представляю тебе друга», криминальной драме «Гражданин гангстер», приключенческом боевике «Шерлок Холмс: Игра теней», триллере «Экипаж», криминальной драме «Единственный выстрел», мелодраме «Китайская головоломка», драме «Небеса реальны», фантастическом триллере «Невинность», драме «Голгофа».
Кроме того, Келли принимала участие в съемках таких многосерийных картин, как «Пуаро», «Пирог в небе», «Доктор Элионор Бромвелл», «Шерман», «История Тома Джонса, найденыша», «Вне подозрений 2: Красный георгин», «Вне подозрений: Смертельные намерения», «Вне подозрений: Безмолвный крик», «Черный ящик».
Актриса играла в четырех спектаклях известного английского драматурга Терри Джонсона - «Очки Элтона Джона», «Лондонские рогоносцы», «Выпускник» и «Фортепиано».
Райлли была номинирована на премию «Сезар» в 2006 году, а также стала обладательницей золотой пальмовой ветви в 2005 году как лучшая молодая актриса.
В 2012 году Келли вышла замуж за банковского работника Кайла Богера.
