Kitagawa lahir pada tanggal 22 Agustus 1986 di Prefektur Hyogo, Jepang, dan memiliki adik . Ia dibesarkan di Kobe, dan kehilangan banyak teman dalam gempa Hanshin Besar pada tahun 1995. Sebagai seorang anak, dia ingin untuk menjadi seorang dokter, tetapi pada saat dia mencapai SMA dia tidak yakin apakah dia bisa melakukan itu, dan tidak yakin apa yang harus dilakukan di masa depan  Pada sekitar waktu ini., ia dibina oleh agen bakat, dan ia memutuskan untuk mencoba dunia hiburan. Orangtuanya awalnya menentang, tapi mereka memberi izin mereka, pada dua kondisi:. Bahwa dia menyerah jika ia tidak membuat kemajuan dalam waktu satu tahun, dan bahwa ia meletakkan studinya pertama dan lulus dari universitas Dia telah membuat kedua setengah dari janji, lulus dalam ilmu komersial dari Universitas Meiji di Tokyo pada Maret 2009.
Yang satu tahun batas waktu tidak membuktikan menjadi masalah. Dalam seminggu atau lebih untuk bergabung dengan agen, ia dipilih baik sebagai model dan aktris. Dia terpilih sebagai Miss Seventeen 2003,  yang menyebabkan dia bekerja sebagai model dengan Seventeen Jepang sampai dia lulus dari majalah pada bulan September 2006.  Pada bagian akhir dari lari, ia memiliki fitur sendiri rutinnya, "Madu Kecantikan Keiko"
Sebagai seorang aktris, dia diberi peran Rei Hino di serial televisi live action dari Sailor Moon, yang memulai karir aktingnya. Peran film pertama yang signifikan nya di Mamiya Kyodai, dan sebagai akibat dari pengaruh direktur, Yoshimitsu Morita, ia memutuskan untuk berkonsentrasi pada akting daripada model.  Dia awalnya berkonsentrasi pada film, termasuk peran utama dalam Cherry Pie dan Dear Teman Pada akhir 2007, ia memiliki peran utama pertamanya dalam sebuah drama TV, di Girl Mop larut malam drama.Pada tahun 2008, dia diberi peran pahlawan di Homeroom di Beachside., Fuji Television Senin 09:00 drama untuk musim panas. Karena ini adalah drama judul slot untuk jaringan utama, itu merupakan langkah maju yang besar bagi kariernya.
Dia pindah ke Tokyo ketika dia mulai bekerja sebagai seorang aktris dan model, dan telah tinggal di sana sejak. Dia melakukan perjalanan ke California untuk syuting The Fast dan Furious:. Tokyo Drift, dan kembali ke sana untuk belajar bahasa Inggris selama beberapa bulan awal tahun 2006  Pada saat ini, ia memulai sebuah blog, yang dia terus sampai Juni 2007 , blog tersebut telah dihapus pada bulan Juli 2007 Dari bulan Mei sampai Desember 2007, ia menulis kolom berjudul Keytan Hakusho untuk majalah mingguan Jepang televisi daftar mingguan televisi The ("Kii-tan" adalah panggilan akrabnya di SD.. sekolah"Hakusho" berarti "kertas putih") Dia memulai sebuah blog baru pada akhir Mei 2008, tak lama sebelum perannya dalam Homeroom pada Beachside diumumkan..
Dia menggambarkan dirinya sebagai orang yang tinggal di rumah, dan suka menonton DVD, mendengarkan musik, dan membaca buku. Ketika ditanya apa yang akan dia lakukan jika dunia akan berakhir besok, dia berkata "buku yang dibaca". [ Dia juga suka berenang, terutama gaya punggung Dia memiliki hewan peliharaan (laki-laki) kucing, disebut Jill.