Kerstin Schill studierte Maschinenbau und Informatik an der Technischen Universität München und schloss 1993 ihre Promotion im Fach Humanbiologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) mit einer Arbeit zur Beschreibung des Ikonischen Gedächtnisses ab.
Von 1987 bis 2003 arbeitete sie als Wissenschaftliche Mitarbeiterin und Teil eines interdisziplinären Teams zur Erforschung der Funktionsweise des Gehirns am Institut für Medizinische Psychologie der Medizinischen Fakultät der LMU und leitete dort ab 1992 eine Forschungsgruppe im Bereich „Computational Intelligence".
2003 folgte Kerstin Schill dem Ruf auf eine Professur an der Universität Bremen und übernahm dort die Leitung des Instituts für Kognitive Neuroinformatik. Wesentlicher Schwerpunkt ihrer Forschung ist seither die Untersuchung kognitiver Fähigkeiten biologischer Systeme und die Anwendung auf intelligente technische Systeme. Von 2011 bis 2018 wirkte sie außerdem als Dekanin des Fachbereichs Informatik/Mathematik ihrer Universität sowie von 2014 bis 2019 als Sprecherin des Wissenschaftsschwerpunkts „Minds, Media, Machines“ im Rahmen der dortigen Exzellenzinitiative.
Seit 2018 bekleidet sie zusätzlich das Amt der Rektorin des Hanse-Wissenschaftskollegs Delmenhorst, einem unabhängigen Institute for Advanced Study, welches herausragenden Forschenden aus dem Ausland die Möglichkeit eines Fellowships in Deutschland bietet.
Von 2014 bis 2019 engagierte sich Kerstin Schill als Senatorin der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), bevor sie im Juli 2019 zur Vizepräsidentin der DFG gewählt wurde. In dieser Funktion widmete sie sich insbesondere den Auswirkungen des digitalen Wandels auf die Wissenschaft und brachte ihre Expertise beim Aufbau der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) sowie in der DFG-Kommission für Nachhaltigkeit ein. Darüber hinaus übt sie diverse weitere Funktionen in zahlreichen wissenschaftlichen Organisationen und Gremien aus. Unter anderem war sie bis 2021 Teil der Jury des vom Stifterverband und der Helmholtz-Gemeinschaft verliehenen Erwin-Schrödinger-Preises.
