Она появилась на свет в семье ленинградских интеллигентов. Дедушка будущей актрисы Павел Александрович Раппопорт был видным историком древнерусского зодчества, бабушка работала археологом-реставратором, отец трудился архитектором, а мать — инженером. В детстве маленькая Ксюша и не мечтала об актёрской карьере: усиленно изучала в школе французский язык, занималась альпинизмом и художественной гимнастикой.
Всё изменилось, когда она попала за кулисы кукольного театра. Этот волшебный мир так увлёк старшеклассницу Раппопорт, что она передумала становиться переводчицей и решила связать жизнь с искусством. А вскоре 16-летней Ксении улыбнулась удача: её заметил режиссёр Дмитрий Астрахан и пригласил на роль еврейской девочки Симы в ленте «Изыди!». Впервые побывав на съёмках, она уже не могла думать о других профессиях и поступила в Санкт-Петербургскую академию театрального искусства.
Однако путь Ксении к актёрским вершинам оказался тернистым. На втором курсе ей пришлось взять академический отпуск — 18-летняя актриса ждала ребёнка от бизнесмена Виктора Тарасова. Когда дочери Дарье исполнилось два года, Ксения восстановилась в институте, но уверенности в своих силах у неё не прибавилось. Ещё трижды она подавала заявление на отчисление, сомневаясь в собственном таланте. Лишь благодаря поддержке педагогов Раппопорт поверила в себя и наконец получила диплом — спустя девять лет после поступления.
Тем временем её карьера в кино развивалась довольно успешно. Сразу после дебюта начинающую актрису пригласили на главную роль в драме «Русская невеста». Затем последовали съёмки в сериалах «Агент национальной безопасности», «Улицы разбитых фонарей», «Бандитский Петербург», «Гибель Империи».
Однако настоящим прорывом в карьере Ксении стала главная роль в фильме итальянского режиссёра Джузеппе Торнаторе «Незнакомка». Актриса очень хотела сыграть в этой картине и на пробах заверила всех, что владеет итальянским языком. А когда её утвердили и правда открылась, пришлось срочно садиться за учебники и заниматься с репетитором. Лента принесла Ксении Раппопорт мировой успех: она была удостоена итальянской премии «Давид ди Донателло» за лучшую женскую роль, а годом позже стала ведущей церемоний открытия и закрытия Венецианского кинофестиваля.
После этого российская актриса оказалась востребована и на родине, и за рубежом. Она сыграла в итальянском фильме «Двойной час», за который получила «Кубок Вольпи» Венецианского кинофестиваля, а на съёмках картины «Человек, который любит» работала на одной площадке с Моникой Белуччи. Среди отечественных проектов с участием Ксении особое признание и множество престижных наград ей принесли ленты «Ликвидация» Сергея Урсуляка, «Юрьев день» Кирилла Серебренникова, «Два дня» Авдотьи Смирновой.
В 2013 году Ксения Раппопорт входила в состав жюри Венецианского кинофестиваля, а спустя ещё три года получила почётную итальянскую государственную награду, став кавалером ордена Звезды Италии.
Свою личную жизнь Ксения Раппопорт предпочитает не выставлять напоказ. Её дочь от первого брака Дарья взяла творческий псевдоним Аглая Тарасова и стала успешной актрисой. Девушку можно увидеть в картинах «Интерны», «Лёд», «Марафон желаний», а в этом году она снимается сразу в десятке новых проектов. За плечами у Аглаи несколько громких романов: среди её знаменитых бывших кавалеров — актёры Милош Бикович и Илья Глинников, а также американский режиссёр Даррен Аронофски, который был вдвое старше.
Вторым избранником Ксении Раппопорт стал коллега по цеху — актёр Юрий Колокольников. Они познакомились на съёмках, но свои отношения до последнего держали в тайне — пока на свет не появилась дочь София. Когда девочке исполнилось три года, родители разошлись. Ксения вышла замуж за известного ресторатора Дмитрия Борисова, а Юрий закрутил роман с моделью и певицей Даяной Рамос Лафорте. Как бы там ни было, в прессе периодически появляются слухи, что Колокольников и Раппопорт снова вместе, однако сами актёры комментариев по этому поводу не дают.
Сегодня Ксения Раппопорт по-прежнему на пике популярности и по востребованности у режиссёров может составить конкуренцию успешной дочери. В этом году актриса принимает участие в съёмках картин «В раю правды нет», «Голем», «Единица Монтевидео», «Летучий корабль», «Они». Помимо съёмок Ксения успевает активно заниматься благотворительностью: под её началом работает фонд помощи детям-«бабочкам».