Es una cara conocida de la gran y la pequeña pantalla, que logró la fama entre el público británico con su papel de Zoe en la serie dramática de la BBC ganadora de un BAFTA Spooks (conocida como MI5 en EEUU). También fue Kitty Butler en la controvertida producción de la BBC Suave terciopelo por la que obtuvo muy buenas críticas. En televisión también ha trabajado en Marple: The Murder is Announced, Sex & Lives, The Murdoch Mysteries, A Knights Tale, Othello, Wives and Daughters, Our Mutual Friend y Karaoke.

Su último trabajo fue el papel principal de la película Loco por la novia con Richard Coyle y Toby Stephens y anteriormente participó en la comedia de Michael Winterbottom A Cock and Bull Story con Steve Coogan; en Under the Green Wood Tree y en Macbeth dentro de la serie dedicada a Shakespeare de la cadena BBC1 con James McAvoy.

Anteriormente trabajó en Los vengadores, con Ralph Fiennes, Sean Connery y Uma Thurman, Complicity y The Last September. Keeley apareció recientemente en el papel protagonista femenino de After Thomas, un drama para televisión basado en la historia real de una pareja que se enfrenta al problema de un hijo autista.