Très tôt, Claire Keim rêve de devenir actrice. C'est sur les conseils de Catherine Jacob, rencontrée lors d'une soirée, qu'elle s'inscrit au Cours Florent. Jugeant l'enseignement fastidieux, elle abandonne, préférant enchaîner les castings.Claire Keim débute sa carrière professionnelle en 1993 grâce à Jean-Jacques Debout, qui lui offre le rôle principal de la comédie musicale Paul et Virginie, mais c'est grâce à la série de télévision Coeurs brûlés que le grand public la découvre véritablement. En 1995, elle obtient son premier rôle au cinéma dans Au petit Marguery de Laurent Bénégui.Tout au long de sa carrière, Claire Keim se partage entre télévision, théâtre et cinéma. Dotée d'un physique avantageux, elle interpréte souvent les jolies filles dans des rôles secondaires (La Belle Verte, Barracuda, Oui, Le Roi danse,...), mais sait aussi étoffer son jeu avec des rôles plus sombres (J'irai au paradis car l'enfer est ici, Le Sens des affaires).Claire Keim obtient la consécration en 2000 au bras de Thierry Lhermitte dans le Roman de Lulu. Un an plus tard, elle partage la vedette de Féroce avec Samy Naceri, puis s'essaie au doublage de film d'animation avec la production Disney La Ferme se rebelle, en 2004.
