Ksenia Rappoport si è diplomata nel 2000 all'Accademia Statale di Teatro di San Pietroburgo. Ha iniziato la sua carriera nel cinema con il film Izydi! diretto da D. Astrachan nel 1991. Ha recitato anche in Russkaja nevesta, diretto da G. Solovskij, Prochindiada 2, diretto da A.Kaljagin (1994), Anna Karenina, diretto da B.Rose (1997), e Il cavaliere chiamato morte, diretto da K. Šachnazarov (2004), prima di entrare nel mondo della televisione con Sissi, l'Impératrice Rebelle, dove ha interpretato il ruolo di Marie Festetics. L'anno successivo è apparsa nel film La Sconosciuta, diretto da G. Tornatore, per il quale ha vinto il David di Donatello nel 2007 come migliore attrice. Successivamente, è stata sul set del film L'Uomo che Ama, diretto da M.S. Tognazzi (2008). Jur'ev den', diretto da K. Serebrennikov, è stato un film molto fortunato per il quale ha vinto il premio come miglior attrice alla Russian Guild of Film Critics nel 2008 e ai Golden Eagle Awards nel 2009. Successivamente, ha interpretato il ruolo di Vera nel film Italians, diretto da G. Veronesi. Nello stesso anno ha vinto il premio come miglior attrice alla Coppa Volpi con il ruolo di Sonia nel film La Doppia Ora, diretto da G. Capotondi. Nel 2010 è una delle protagoniste del film Il padre e lo straniero, diretto da R. Tognazzi. Nel 2012, per il film Due Giorni, diretto da A. Smirnova, riceve il premio come miglior attrice ai Golden Eagle Awards. Nel 2014 è stata impegnata sul set di molti progetti per il cinema: Noi 4 per la regia di F. Bruni, Il ragazzo invisibile per la regia di G. Salvatores, La foresta di ghiaccio per la regia di C. Noce e Mamma daragaja! per la regia di J. Čevaževskij. Parallelamente, ha girato per molti progetti televisivi, come Yesenin, diretto da I. Zaitsev (2005), Il caso Rasputin, diretto da J. Dayan (2011), Belaya Gvardiya diretto da S. Snezhkin (2012), Ladoga, diretto da A. Veledinskiy (2014), e Mata Hari, diretto da D. Berry ( 2017). Successivamente, abbiamo potuto ammirarla sul grande schermo con Il ragazzo invisibile: Seconda generazione, diretto da G. Salvatores e nello stesso anno con il film Lёd, diretto da O. Trofim. Nel 2020 viene scelta per interpretare il ruolo di Alma nel film Calibro 9, diretto da T. D'Angelo. Nel 2021, fa parte del cast di Mama, Ja Doma, diretto da V. Bitokov. Inoltre, nel 2023, l'abbiamo vista nel film L'Ordine del Tempo, diretto da L. Cavani.