Родилась в Москве в 1980 году. Обучалась в Московской средней специальной музыкальной школе им. Гнесиных (класс Е.С.Эфрусси, Т.А.Зеликман), Московской государственной консерватории им. П.И.Чайковского (класс профессора Л.Н.Наумова) и аспирантуре (класс доцента И.В.Кирилловой и профессора Т.А.Алиханова).
Дипломант Международного фестиваля «Виртуозы 2000 года» (Санкт-Петербург, 1994), лауреат I Международного конкурса камерных ансамблей им. С.И.Танеева (Калуга) и XVIII Международного конкурса камерных ансамблей в Кальтаниссетте (Италия). Дважды удостаивалась специальных призов Международного конкурса альтистов Юрия Башмета: «Лучшему иллюстратору (концертмейстеру)» (2010) и «За великолепное музыкальное сопровождение» (2013). Лауреат Молодежной премии «Триумф» (2004), премии «Золотой нотный стан» (Флоренция, 2005). Участница международных фестивалей в Роландсеке (Германия), Туре (Франция), Вербье (Швейцария), Тэнглвуде (США), на острове Эльба (Италия), а также российских музыкальных форумов: «Молодые звезды ХХI века» (Самара), «Декабрьские вечера Святослава Рихтера», «Московская осень», «Возвращение», Ars Longa, Vivacello (Москва), фестивалей Юрия Башмета в Сочи, Ярославле и Хабаровске.
Гастролирует в России и за рубежом: в Европе, Японии, США, Израиле, в том числе в залах New Tokyo Opera City Hall, Музикферайн (Вена), Бетховенский зал (Бонн), Тонхалле (Цюрих). Как солистка выступала с Государственным симфоническим оркестром «Новая Россия», Государственным симфоническим оркестром Республики Татарстан, Камерным ансамблем «Солисты Москвы», Ансамблем солистов «Концертино», Берлинским и Гамбургским камерными оркестрами, филармоническими коллективами Сочи, Тольятти, Самары, Красноярска, Воронежа. Среди сценических партнеров Ксении Башмет – Гидон Кремер, Наталия Гутман, Виктор Третьяков, Юрий Башмет, Кристоф Барати, Юлиан Рахлин, Александр Князев, дирижеры Марис Янсонс, Саулюс Сондецкис, Дмитрий Лисс, Александр Сладковский, Фабио Мастранджело. Пианистка выпустила два CD на лейбле Quartz, один из которых, Piano Collection Майкла Наймана, был назван «диском недели» на английском радио Classic FM.
Ксения Башмет – первая исполнительница сочинений Артема Васильева, Елены Лангер, М.Ковалевой, Александра Чайковского. Приняла участие в записях диска «24 прелюдии и фуги Всеволода Задерацкого» и альбома к юбилею Александра Чайковского, осуществленных фирмой «Мелодия». С 2016 года – директор и педагог Открытой школы музыки при Башмет-центре.