Родилась 25 марта 1974 г. в Ленинграде (ныне - Санкт-Петербург). Отец - архитектор, мать - инженер.
В 2000 г. окончила Санкт-Петербургскую государственную академию театрального искусства (ныне - Российский государственный институт сценических искусств). Выпускница актерской мастерской профессора Вениамина Фильштинского.
С 2000 г. по н. в. является актрисой Академического Малого драматического театра - Театра Европы (Санкт-Петербург). Задействована в постановках: "Дядя Ваня", "Вишневый сад" и "Три сестры" по пьесам Антона Чехова, "Коварство и любовь" по драме Фридриха Шиллера, "Гамлет" по мотивам произведений Уильяма Шекспира, Рафаэля Холиншеда и Саксона Грамматика в постановке Льва Додина. Также исполняла роли в спектаклях Государственного драматического театра "На Литейном" ("Слуга двух господ" по комедии Карло Гольдони, "Эдип-царь" и "Антигона" по трагедиям Софокла) и Российского государственного академического Большого драматического театра им. Г. А. Товстоногова ("Трактирщица" по комедии Карло Гольдони).
Ксения Раппопорт широко известна в качестве киноактрисы. Дебютной для нее стала роль Симы в трагикомедии "Изыди!.." по мотивам произведений Александра Куприна, Исаака Бабеля и Шолом-Алейхема (1991, режиссер Дмитрий Астрахан). Среди наиболее известных работ: Галина Бениславская в сериале "Есенин" (2005, режиссер Игорь Зайцев), Ида Кашетинская в сериале "Ликвидация" (2007, Сергей Урсуляк), Любовь Павловна в драме "Юрьев день" (2008, Кирилл Серебренников), Марья Ильинична в мелодраме "Два дня" (2011, Авдотья Смирнова), Елена Тальберг в сериале "Белая гвардия" по роману Михаила Булгакова (2011, Сергей Снежкин), Софья Майер в триллере "Дама пик" (2016, Павел Лунгин).
Ксения Раппопорт сотрудничает с иностранными кинематографистами. Она снималась в фильмах: "Сисси - мятежная императрица" (2003, режиссер Жан-Даниэль Верег, Франция), "Незнакомка" (2006, Джузеппе Торнаторе, Италия), "Человек, который любит" (2008, Мария Соле Тоньяцци, Италия), "Двойной час" (2009, Джузеппе Капотонди, Италия), "Ледяной лес" (2014, Клаудио Ноче, Италия) и др. Последняя кинороль к настоящему времени - Маша в фильме Григория Константинопольского "Русский бес" (2018). В общей сложности Ксения Раппопорт снялась в более чем 50 фильмах и сериалах.
Член Союза кинематографистов РФ и Национальной академии кинематографических искусств и наук России.
Входит в попечительские советы благотворительного фонда помощи детям, страдающим буллезным эпидермолизом "БЭЛА. Дети-бабочки" и благотворительного фонда "Центр здоровой молодежи".
В 2013 г. была членом жюри программы "Горизонты" Венецианского кинофестиваля.
Народная артистка РФ (2015).
Кавалер ордена Звезды Италии (2016).
Лауреат приза кинофестиваля "Кинотавр" в категории "Лучшая женская роль" (2008, "Юрьев день"), российской кинопремии "Золотой орел" в номинациях "Лучшая женская роль на телевидении" (2009, "Ликвидация") и "Лучшая женская роль в кино" (2009, "Юрьев день"; 2012, "Два дня"). Удостоена итальянской кинопремии "Давид ди Донателло" в категории "Лучшая женская роль" (2007, "Незнакомка") и приза Венецианского кинофестиваля в аналогичной номинации (2009, "Двойной час"). Лауреат спецприза "За покорение вершин актерского мастерства и верность принципам школы К. С. Станиславского" XXXV Московского международного кинофестиваля (2013).
Отмечена высшей театральной премией Санкт-Петербурга "Золотой софит" (2003, за роль Елены Андреевны в спектакле "Дядя Ваня") и Международной премией Станиславского в категории "Мастерство актера" (2013).
Ксения Раппопорт владеет английским, итальянским и французским языками.
Разведена, две дочери. Старшая - Дарья-Аглая Тарасова (род. 1994; киноактриса). Ее отцом является предприниматель Виктор Тарасов. Младшая дочь - София (род. 2011). Ее отец - актер Юрий Колокольников. В 2016-2019 гг. состояла в браке с ресторатором Дмитрием Борисовым.