Ксения Раппопорт родилась 25 марта 1974 года в Ленинграде. Мать — инженер, отец — архитектор.
Училась в школе с углублённым изучением французского языка, занималась музыкой и спортом, а в старших классах увлекалась кукольным театром.
В 2000 году окончила Санкт-Петербургскую государственную академию театрального искусства (СПбГАТИ), где занималась в классе В. М. Фильштинского и сразу была приглашена в стажёрскую группу Санкт-Петербургского Малого драматического театра, актрисой которого является в настоящее время. Ксения сыграла Нину Заречную в «Чайке» А. П. Чехова, поставленной Львом Додиным в 2001 году. Актриса также играет Девушку в «Клаустрофобии» (МДТ), Елену Андреевну в «Дяде Ване» (премия «Золотой софит» 2003 г. за лучшую женскую роль) и Софью в «Пьесе без названия» в постановке Льва Додина в МДТ, Иокасту в спектакле «Царь Эдип», Беатриче в «Слуге двух господ» и Исмену в «Антигоне» (Театр «На Литейном»).
В кино Ксения Раппопорт начала сниматься ещё в 1991 году — «Русская невеста», «Изыди!». Затем были роли Кшесинской в «Николае II» (1995, Германия), Лины в «Прокофьеве» (1995, Германия), Марии в «Анне Карениной» (1997, США), Елены в «Цветах календулы» (1998), Натуси в «Плачу вперёд!» (2001). Актриса активно снимается в сериалах — «Бандитский Петербург. Фильм 3. Крах Антибиотика», «Гибель империи», «Ликвидация», «По имени Барон», «Нож в облаках». Среди последних фильмов с её участием — «Невестка», «Всадник по имени Смерть».
В 2006 году актриса сыграла главную роль в художественном фильме итальянского режиссера Джузеппе Торнаторе «Незнакомка» («La Sconosciuta») — премия итальянской киноакадемии Давид ди Донателло (2007) за лучшую главную женскую роль. Телезрителям запомнилась Ида в сериале «Ликвидация» (2007) режиссёра Сергея Урсуляка. 2008 год — «Юрьев день» — приз фестиваля «Кинотавр» за лучшую женскую роль. 2009 год — «Двойной час» — приз Венецианского кинофестиваля за лучшую женскую роль. В 2009 г. в шпионском сериале «Исаев» С. Урсуляка пронзительно исполнила роль ресторанной певицы Лидии Боссэ — искусительницы юного Штирлица и тоже агента российской разведки.
27 августа 2008 года вела церемонию открытия 65-го Венецианского кинофестиваля.
15 декабря 2009 Ксении Раппопорт присвоено звание «Заслуженный артист РФ».
В 2011 снималась в телесериале «Белая гвардия» и в фильме Жозе Дайан «Распутин».
Имеет двух дочерей. Дарья (р. 18 апреля 1994) — от брака с бизнесменом Виктором Тарасовым (р. 1970), София (р. январь, 2011) — от брака с актёром Юрием Колокольниковым.
2003 год - Премия "Золотой Софит" 2004 год - Премия "Молодежный Триумф" 2006г. - Премия Capri Arts Award в номинации "Прорыв года" за роль Ирины в х/ф "Незнакомка" (La Sconosciuta) 2007г. - Премия Итальянской Киноакадемии David di Donatello в номинации "За лучшую женскую роль" за роль Ирины в х/ф "Незнакомка" (La Sconosciuta) 2008г. - Приз за лучшую женскую роль Открытого Российского Кинофестиваля "Кинотавр" за роль в х/ф "Юрьев день" 2008г. - Приз за лучшую женскую роль на фестивале "Московская премьера" за роль в х/ф "Юрьев день" 2008г. - Национальная премия кинокритики и кинопрессы "Белый Слон" за лучшую женскую роль за роль в х/ф "Юрьев день" 2008г. - Национальная премия в области кинематографии "Золотой Орел" за лучшую женскую роль в кино за роль в х/ф "Юрьев день" 2008г. - Национальная премия в области кинематографии "Золотой Орел" за лучшую женскую роль на телевидении за роль в т/с "Ликвидация" 2009г. - Приз за лучшую женскую роль на 66-м МКФ в Венеции за роль в х/ф "Двойной час" (La doppia ora) 2011г. - Национальная премия в области кинематографии "Золотой Орел" за лучшую женскую роль в кино за в фильме "Два дня"