Keiko Ishikawa est d'origine japonaise. En 2367, elle exerce sa profession de botaniste à bord de l'USS Enterprise NCC-1701-D. Le fait de servir à bord du Vaisseau-Amiral de Starfleet lui procure d'extraordinaires occasions d'étudier la flore de maintes planètes. Elle travaille aussi dans l'arboretum du vaisseau et cultive des bonsaïs dans ses propres quartiers.

Par ailleurs, Keiko joue de la clarinette et fait partie de l'orchestre du Lieutenant-Commander Data.

C'est ce même Data qui lui fait rencontrer Miles O'Brien, responsable de la téléportation à bord de l'Enterprise, ils s'éprennent l'un de l'autre et se marient en 2367 à l'Avant-Toute (bien qu'elle ait eu quelques doutes à la dernière minute). La cérémonie mêle les traditions Japonaises et Irlandaises.

De toute évidence, Keiko tient énormément à ses racines : en 2368, guidée par le télépathe Ullien Tarmin, elle se souvient avoir aidé sa grand-mère Obachan en remplissant d'eau une tasse ébréchée pour laver ses pinceaux.

Peu après son mariage avec Miles, Keiko tombe enceinte, leur fille Molly naît en 2368 à bord de l'Enterprise, à L'Avant-Toute, lors d'un désastre qui désempare le vaisseau. Keiko accouche avec l'aide du Lieutenant Worf, sans l'assistance d'un Médecin ni le réconfort de Miles. La vie à bord du vaisseau se révèle parfois dangereuse...

En 2368 toujours, Keiko fait partie des membres de l'équipage retenus en otages par des terroristes de l'Ux-Mal, qui ont pris le contrôle de plusieurs de ses collègues, dont Miles.

En 2369, elle se trouve avec d'autres exposée à un mystérieux champ énergétique qui transforme les adultes en enfants. Cette transformation est fort déconcertante pour Miles comme pour Molly, très perturbés jusqu'à ce que Keiko retrouve enfin sa maturité.

La jeune femme attache une grande importance à son métier, mais lorsque Miles se voit proposer une promotion au poste de Chef des Opérations de Deep Space Nine, en 2369, elle renonce sans hésiter à son poste à bord de l'Enterprise, afin que son mari puisse progresser dans sa propre carrière. Son impression de la station dévastée est très défavorable. En découvrant son lugubre logement, elle déclare à Miles qu'elle envisage de se rendre rapidement auprès de sa mère, qui va avoir cent ans, à Kumamoto, au Japon (sur Terre).

Keiko est d'autant plus frustrée que la station ne lui procure pas de possibilité de travailler en tant que botaniste. Miles, qui perçoit son désarroi, est prêt à demander sa mutation, mais elle n'accepte pas qu'il se sacrifie ainsi. Quand il lui annonce son intention de faire en sorte qu'elle soit à bord de l'un des Runabouts envoyés en exploration dans le Quadrant Gamma, elle persiste à refuser tout traitement de faveur.

Keiko s'inquiète fortement des conséquences de la vie mal structurée à bord de Deep Space Nine sur Molly et les autres enfants, elle en conclut que la station a besoin d'une école. Bien qu'elle ait fait des études de botanique, Keiko indique au Commander Benjamin Sisko, responsable de la station, qu'elle a toujours voulu être enseignante. Sisko accepte d'inscrire son fils Jake dans la nouvelle école, pour laquelle Keiko recrute d'autres élèves, dont le Ferengi Nog.

Keiko met au point un cursus proposant un large éventail d'enseignements et elle encourage par exemple Nog à suivre la méthode d'apprentissage ferengie « travail-études ». Ayant trouvé à appliquer son intelligence et ses talents, Keiko commence à juger la vie plus agréable.

Ses méthodes d'enseignement placent Keiko en conflit avec des disciples conservateurs de Vedek Winn, une dirigeante religieuse Bajorane. Keiko évoque en effet le vortex Bajoran selon un point de vue scientifique lorsque Winn rend visite à l'école, en 2369. Winn s'oppose avec véhémence à une vision aussi « blasphématoire » du vortex, qui occupe une place majeure dans les croyances Bajoranes. Keiko reste ferme sur ses principes, même si cela lui vaut de perdre certains de ses élèves, dont les parents sont de fidèles partisans de Winn.

Ses deux élèves les plus prometteurs se révèlent être Nog, qui aspire à devenir le premier Ferengi à intégrer Starfleet, et Jake Sisko, dont elle soumet les écrits à l'École Pennington, sur Terre (en 2371). Finalement, l'école de Keiko sera fermée non pas à cause de la religion, mais sous la pression de la menace du Dominion. La crainte de cette puissance du Quadrant Gamma est telle que de nombreuses familles regagnent Bajor. En 2371, Keiko, n'ayant plus pour élèves que Nog et Jake Sisko, est contrainte de mettre la clef sous la porte.

Miles essaie de lui redonner le moral en l'emmenant faire de longues promenades au clair de lune dans la holosuite et en modifiant ses horaires pour passer plus de temps avec elle, mais Keiko est une femme d'action qui a besoin de travailler pour être heureuse.

Miles s'efforce derechef de l'aider en demandant à Sisko s'il peut transformer l'une des soutes inutilisées en arboretum. Keiko proteste que ce serait ravaler sa carrière au rang de simple passe-temps, mais elle est ravie à la perspective de se joindre à une expédition agrobiologique sur Bajor. Elle emmène Molly avec elle pour un voyage de six mois dans les montagnes vierges de Janitza.

La nature de cette mission les amène à passer beaucoup de temps loin de Miles, ce qui crée des tensions dans leur relation, mais Miles et Keiko trouvent les moyens de préserver leur couple : la jeune femme revient aussi souvent que possible avec Molly à la station, et Miles se rend parfois sur Bajor pour voir sa petite famille.

Alors qu'elle travaille sur Bajor, Keiko est brièvement possédée par un spectre-Pah qui tente de forcer Miles à tuer les Prophètes Bajorans, mais elle parviendra à survivre à cette redoutable épreuve.

Keiko est de nouveau enceinte en 2372. Malheureusement, au début de sa grossesse, elle est blessée à bord d'un Runabout de retour d'une mission botanique sur Torad IV. Pour sauver l'enfant à naître, le Dr Julian Bashir le téléporte dans le corps de Kira Nerys, qui mène la grossesse à terme. Keiko insiste pour que Kira s'installe chez les O'Brien, afin que Miles et elle puissent prendre soin de la mère porteuse. En 2373, Kira accouche du fils de Keiko et de Miles, Kirayoshi O'Brien.

Keiko se voit contrainte de quitter Bajor et Deep Space Nine avant l'occupation de la station par le Dominion. Miles et elle restent séparés pendant la durée de la guerre, mais elle espère pouvoir regagner Bajor dès que la situation se sera apaisée.