Karen Keskulla, nasce a Cleveland, in Ohio, prima di quattro figli. Suo padre Arnold era un ingengere laureato al MIT, con origini estoni e tedesche. La madre, Carolyn Windeler Keskulla, adorava dipingere paesaggi ed era un insegnante. La famiglia si trasferì successivamente a vivere in un piccolo villaggio nel New Jersey. Quando dovette scegliere il college dove studiare, postulò in vari istituti e, benché fosse stata accettata da tutti, scelse l'Università del Michigan perché la più economica. L'università tuttavia si rivelò un'ottima scelta per lei, poiché era un ambiente intellettualmente stimolante e frequentata da numerose ragazze. Iniziò i corsi universitari iscrivendosi a fisica, ma rapidamente cambiò indirizzo studiando matematica.[2]