Keeley mulai dikenal sebagai model pada usia 17 tahun ketika dia memenangkan kontes "Search for a Beach Babe" yang diselenggarakan oleh The Daily Star. Meskipun belum cukup umur untuk tampil di Page 3, dia pergi belajar fashion di Lewisham College. Kemudian, seorang teman memberitahunya tentang kontes Page 3 Idol yang diselenggarakan oleh The Sun. Meskipun awalnya ragu untuk ikut kontes, Keeley mengirimkan beberapa foto dan akhirnya terpilih sebagai pemenang pada Desember 2004. Sebagai hadiahnya, dia mendapatkan £10.000 worth of "sexy clothes" dan "a one-year membership of the Rex cinema and bar". Selain itu, dia juga mendapatkan kontrak eksklusif sebagai model glamour selama satu tahun dengan The Sun.
Keeley Hazell sering muncul di majalah-majalah seperti FHM, Loaded, Nuts, dan Zoo Weekly. Dia pernah menjadi model sampul depan Maxim magazine pada bulan Juni 2005, dan FHM pada bulan September tahun yang sama. Pada bulan Januari 2006, dia tampil di sampul depan Loaded magazine. Keeley juga pernah menjadi model di kalender Page 3 The Sun pada tahun 2006 dan 2007, serta merilis kalender pribadinya sendiri. Pada tahun 2008, Keeley dan agennya, Ginny Mettrick, mendirikan agensi model bernama Muse Management. Namun, pada tahun 2009, dia memutuskan untuk berhenti dari dunia modelling dan fokus pada karir akting. Pada Januari 2013, Keeley kembali menjadi model dengan tampil di majalah FHM.
Selain menjadi model, Keeley juga memiliki beberapa penampilan di media lainnya. Dia pernah menjadi duta promosi untuk permainan video Formula One 06 dan Formula One Championship Edition. Dia juga memiliki peran kecil dalam film Cashback pada tahun 2006. Pada tahun 2007, Keeley menjadi pembawa acara bersama Gary Schwartz di program online bernama Byte Me TV. Dia juga merilis singel musik pop berjudul "Voyeur". Pada tahun 2010, dia mendapatkan peran utama pertamanya dalam film pendek Venus and the Sun. Dia juga memiliki peran kecil dalam film Like Crazy yang memenangkan penghargaan di Festival Film Sundance tahun 2011. Pada tahun 2012, Keeley berperan dalam film gangster St George's Day. Dia juga tampil dalam film komedi Awful Nice pada tahun 2013 dan film horor Whispers pada tahun 2015. Pada tahun 2015, dia mendapatkan peran dalam drama televisi The Royals dan pada tahun 2020, dia tampil dalam serial televisi streaming Ted Lasso.
Selain itu, Keeley Hazell juga memiliki bakat menulis. Memoir-nya yang berjudul Everyone's Seen My Tits akan diterbitkan oleh Grand Central Publishing. Dia juga menjadi penulis di musim ketiga serial televisi Ted Lasso.