Né en 1964 à Miami de deux parents policiers, sa mère à la brigade des stupéfiants, son père à l'identification criminelle, Kelly Reichardt s'intéresse tout d'abord à la photographie, pour "faire bouger ces images" selon ses termes. Elle se sert pour cela de l'appareil photo paternel, ce même appareil qui lui sert quotidiennement à photographier des cadavres.
Kelly quitte la Floride pour entrer à l'école du musée des beaux-arts à Boston, Massachusetts puis s'installe à New York en 1988. Elle entre dans le milieu du cinéma l'année suivante, en tant que directrice artistique pour L'Incroyable vérité, de Hal Hartley, dans lequel elle tient également un petit rôle. On la retrouve en 1991 dans l'équipe technique de Poison, de Todd Haynes. Elle enseigne parallèlement le cinéma à New York au Bard College.
C'est en 1994 qu'elle réalise son premier long-métrage, River of Grass, en toute illégalité et avec la police de Miami à ses trousses. Tourné en dix-neuf jours, il sera cité comme l'un des meilleurs films de 1995 par nombre de magazines américains, dont le New York Daily News, le Boston Globe et le San Francisco Guardian. Il est par ailleurs sélectionné au Festival de Sundance.
Scénariste, elle choisit et travaille elle-même tous les sujets de ses films. C'est avec Jonathan Raymond, écrivain américain qu'elle rencontre grâce à Haynes, qu'elle adapte sa prochaine histoire, Old Joy, en 2006, après avoir réalisé deux court-métrages, Ode (1999) et Then A Year (2001). Elle finance le film grâce à l'héritage d'une vieille tante et découvre son paradis cinématographique : l'Oregon, où se tiendra dès lors l'action de ses prochains films. Old Joy, qui relate l'excursion de deux vieux copains dans les Cascades de l'Oregon, remporte le prix du film indépendant au Los Angeles Film Critics Awards, et est le premier long-métrage américain à être récompensé au Festival du film de Rotterdam. Depuis ce film, elle monte systématiquement elle-même toutes ses réalisations.
Ayant trouvé ses thèmes de prédilection, elle continue de travailler à partir des nouvelles de Raymond et réalise en 2008 Wendy et Lucy, toujours dans l'optique d'un cinéma indépendant, tant financièrement qu'artistiquement parlant et inspiré des cinéastes des années 70, de Shirley Clarke à Ken Loach. Le film, qui suit le périple d'une jeune femme désoeuvrée et son chien, est présenté à Cannes dans la catégorie Un Certain Regard. Il marque le début d'une collaboration fructueuse avec l'actrice Michelle Williams.
Après être repassée un temps par la case court-métrage, notamment avec Travis (2009), la réalisatrice sort l'anti western La Dernière Piste en 2011, où elle revisite le mythe de la conquête de l'Ouest dans un style épuré et contemplatif. Deux ans plus tard sort Night Moves, récompensé du Grand Prix du Jury à Deauville. Ce thriller dramatique met en scène des activistes écologiques radicaux interprétés par Jesse Eisenberg, Dakota Fanning et Peter Sarsgaard.
En 2016, la cinéaste revient avec Certaines Femmes, qui suit quatre femmes faisant face aux challenges de leurs vies dans une petite ville du Montana. Bénéficiant, là encore, d'un casting de haute volée, ce drame réaliste très bien reçu par la presse est porté par Laura Dern, Lily Gladstone, Kristen Stewart et Michelle Williams.
En 2019, Kelly Reichardt est choisie pour intégrer le jury du Festival de Cannes présidé par Alejandro González Iñarritu. Deux ans plus tard sort son septième long métrage, First Cow, adapté du roman The Half-Life de Jonathan Raymond. Ce western original se déroulant dans l'Ouest américain des années 1820 se centre sur la rencontre et l'amitié entre un cuisinier taciturne et un immigrant chinois, qui décident de voler la première vache du territoire...
Après un court-métrage consacré à un hibou dans le bien nommé Owl, la cinéaste retrouve pour la quatrième fois Michelle Williams dans Showing Up, sélectionné au Festival de Cannes 2022. La réalisatrice, devenue l'une des figures phares du cinéma US indé, dresse cette fois-ci le portrait d'une sculptrice au sein de la communauté artistique de Portland.