Wayans ble født i New York City som sønn av Elvira, en husmor og sosialarbeider, og Howell Wayans, som var mellomleder på et supermarked. Han har fem søstre, Elvira, Vonnie, Nadia, Kim, Diedre og fire brødre. En av brødrene hans er Damon Wayans Kyle som også jobber som skuespiller og forfatter. Keenens foreldre var fromme medlemmer av Jehovas vitner. Wayans ble uteksaminert fra Tuskegee University, som han droppet ut fra det siste året for å bli komiker. Det var på universitetet at han ble medlem av Alpha Phi Alpha som er det første greske brorskapet, som ble etablert for afrikansk-amerikanere. Wayans er vegetarianer og en støttespiller for dyrevernsorganisasjonen PETA som arbeider for dyrs rettigheter.