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나이틀리는 잉글랜드 런던 테딩턴에서 태어났다. 어머니는 극작가 샤먼 맥도널드, 아버지는 배우 윌 나이틀리이며 형제로는 오빠 케일럽 나이틀리가 있다. 아버지는 잉글랜드인, 어머니는 스코틀랜드인과 웨일스인의 혼혈이다.