Родилась 25 марта 1974 года в Ленинграде. Мать — инженер, отец — архитектор.

Училась в гимназии № 155 с углублённым изучением французского языка, занималась музыкой и спортом, а в старших классах увлекалась кукольным театром.

Дебютировала в кино в возрасте 16 лет, тогда на решение Ксении стать актрисой повлияли съёмки в фильме «Изыди!».

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» (Государственный драматический Театр на Литейном).

Первые фильмы с участием Раппопорт вышли на экран 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 снималась в сериалах «Бандитский Петербург. Фильм 3. Крах Антибиотика», «Гибель империи», «Ликвидация», «По имени Барон», «Нож в облаках» и фильмах «Невестка», «Всадник по имени Смерть». В 2006 году актриса сыграла главную роль в художественном фильме итальянского режиссёра 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 — «Двойное время» — приз Венецианского кинофестиваля за лучшую женскую роль. В 2009 г. в шпионском сериале «Исаев» Сергея 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 года Раппопорт присвоено звание «Заслуженный артист Российской Федерации».

За выдающуюся гражданскую деятельность удостоена римской премии «Симпатия».

В 2011 году снялась в телесериале «Белая гвардия» и в фильме Жозе Дайан «Распутин».

27 июня 2012 года, на 58-м Международном кинофестивале в Таормине (Сицилия, Италия) Раппопорт вручена премия «Золотой лев», учреждённая провинцией Мессина.

На 35-м Московском Международном кинофестивале награждена специальным призом «За покорение вершин актёрского мастерства и верность принципам школы К. С. Станиславского».

В 2013 году в номинации «Мастерство актёра» (лучшая женская роль) удостоена Международной премии Станиславского (театральный сезон 2012—2013) — за роль Леди Мильфорд в спектакле «Коварство и любовь» в постановке Льва Додина (МДТ — Театр Европы)

В 2014 году стала лауреатом премии «ТОП 50. Самые знаменитые люди Петербурга» в номинации «Театр» за активную работу в попечительском совете фонда «Дети Бэла» и роль Раневской в «Вишнёвом саде» Льва Додина.

На 12-м фестивале отечественного кино «Московская премьера» была награждена призом им. Натальи Гундаревой за лучшую женскую роль (фильм «Зимы не будет» режиссёра Ильи Демичева).

В марте 2015 года награждена призом Ассоциации продюсеров кино и телевидения в области телевизионного кино как «Лучшая актриса телефильма/сериала» за роль Ольги в сериале «Ладога».
Общественная деятельность

Член попечительского совета благотворительного фонда «Дети Бэла».

Личная жизнь

Имеет двух дочерей:

Дарья-Аглая (род. 18 апреля 1994) — от бизнесмена Виктора Тарасова(р. 1970),
София (род. январь, 2011) — от актёра Юрия Колокольникова.

Значительную часть жизни проводит в Италии, владеет французским, итальянским языками.

21 декабря 2012 года на программе «Вечерний Ургант» сообщила, что живёт в Санкт-Петербурге.