Ксения Некрасова родилась в деревне Ирбитские Вершины Пермской губернии (ныне деревня Алтынай Сухоложского района Свердловской области). В автобиографии писала: «Родителей своих не помню. Взята была из приюта семьёй учителя на воспитание».
Окончила семилетку, училась в Ирбитском педагогическом техникуме. Потом была культработником на Уральском заводе тяжёлого машиностроения. В 1935 году Свердловский обком комсомола направил Ксению Некрасову в Москву на учёбу.
В 1937 году журнал «Октябрь» напечатал подборку стихов молодой поэтессы с предисловием Николая Асеева. В 1937—1941 училась в Литературном институте. В 1941—1944 гг. в эвакуации в Средней Азии.
В 1950 году портрет Ксении Некрасовой нарисовал художник Роберт Фальк.
В 1955 году в Москве в издательстве «Советский писатель» вышел сборник стихов Некрасовой «Ночь на баштане».
Умерла 17 февраля 1958 года в Москве. Похоронена на Донском кладбище. Через месяц после смерти поэтессы вышел её сборник «А земля наша прекрасна!». Через два года «Советский писатель» выпустил сборник вторично, значительно расширив его содержание.