Keri Lynn Russell nació el 23 de marzo de 1976 en Fountain Valley, California. Russell apareció por primera vez en la televisión a los 15 años como miembro del reparto del programa de variedades All-New Mickey Mouse Club en Disney Channel. Estuvo en el programa de 1991 a 1994 y coprotagonizó con el futuro actor Ryan Gosling y las futuras estrellas pop Christina Aguilera, Britney Spears, JC Chasez, Justin Timberlake y Tony Lucca.

En 1992, Russell apareció en Querida, agrandé al bebé junto a Rick Moranis y en 1993, tuvo un papel en la comedia Aprendiendo a vivir como sobrina del Sr. Feeny. De 1998 a 2002, Russell protagonizó el personaje principal de la exitosa serie WB Network Felicity. En 1999, ganó un Golden Globe por el papel. El cabello largo y rizado era una de las características distintivas de su personaje, y se pensó que su drástico cambio de estilo de peinado al comienzo de la segunda temporada del programa provocaría una caída significativa en el rating del programa.

En 2005, JJ Abrams le pidió a Russell que se una al elenco de Misión: Imposible III y ella aceptó. También hizo audición para el papel de Lois Lane en Superman regresa, pero perdió el papel ante Kate Bosworth. Desde 2013, protagonizó la serie FX The Americans, interpretando a un espía secreta de la KGB que vivía como estadounidense a principios de los años ochenta. En 2014, Russell protagonizó la película El planeta de los simios: La confrontación, junto a los actores Andy Serkis y Gary Oldman.

Acaba de protagonizar la obra de teatro Fat Pig, de Neil LaBute, donde interpretó a Jeannie, una chica vengativa furiosa con su exnovio porque se ha enamorado de una chica gorda. Este papel marcó su debut en el teatro. Desde 2013, Russell ha estado en una relación con su coprotagonista de The Americans, Matthew Rhys. Recibieron a su primer hijo juntos, llamado Sam, a fines de mayo de 2016.