Ксения Башмет родилась в 1980 году в Москве в семье музыкантов. Получила музыкальное образование в МССМШ имени Гнесиных (класс Елены Эфрусси, затем Татьяны Зеликман), Московской государственной консерватории имени П. И. Чайковского (класс профессора Льва Наумова) и аспирантуре МГК (концертмейстерский класс доцента Ирины Кирилловой и класс камерного ансамбля профессора Тиграна Алиханова).
Дипломант Международного фестиваля «Виртуозы 2000 года» в Санкт-Петербурге (1994), лауреат I Международного конкурса камерных ансамблей имени С. И. Танеева в Калуге (2002) и XVIII Международного конкурса камерных ансамблей в Кальтаниссетте (Италия, 2003). Обладатель специальных призов Международного конкурса альтистов Юрия Башмета «Лучшему иллюстратору (концертмейстеру)» (2010, 2018, 2023) и «За великолепное музыкальное сопровождение» (2013). Лауреат Молодежной премии «Триумф» (2004) и Премии Галилея «Золотой нотоносец» (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, Vivarte, «Памяти Олега Кагана» (Москва), «Звезды белых ночей», «Площадь искусств» (Санкт-Петербург), Транссибирского Арт-Фестиваля Вадима Репина (Новосибирск), «Звезды на Байкале» Дениса Мацуева (Иркутск). Постоянная участница фестивалей Юрия Башмета в Москве, Сочи, Ярославле, Ростове-на-Дону, Челябинске и Хабаровске.
Гастролирует в России и за рубежом. Ее концерты проходили в Европе, Японии, США, Израиле, в том числе в Большом зале Московской консерватории, Концертном зале имени П. И. Чайковского, залах Санкт-Петербургской филармонии, New Tokyo Opera City Hall, венском Музикферайне, Бетховенском зале в Бонне, Тонхалле в Цюрихе.
Как солистка выступала с известными российскими и зарубежными оркестрами, сотрудничала с прославленными солистами и дирижерами, в числе которых Юрий Башмет, Саулюс Сондецкис, Гидон Кремер, Наталия Гутман, Виктор Третьяков, Александр Сладковский, Фабио Мастранджело, Кристоф Барати, Александр Князев, Кристиан Ярви, Марис Янсонс.
С 2016 года – артистический директор концертов классической музыки в Башмет Центре. Автор и художественный руководитель серии музыкально-литературных программ Musica con Text с участием знаменитых актеров, среди которых Евгения Симонова, Игорь Костолевский, Константин Хабенский, Григорий Сиятвинда, Сергей Епишев, Дарья Мороз, Олег Комаров, Дарья Дроздовская, Владимир Кошевой и др.
С 2021 года преподает камерный ансамбль в Московской консерватории. С 2015 года проводит мастер-классы по всей России в рамках образовательного проекта «Юрий Башмет – юным дарованиям России». Регулярно участвует в работе конкурсных жюри.
Выпустила два диска под лейблом Quartz, второй из которых, Piano Collection Майкла Наймана, был назван «диском недели» на английском радио Classic FM. Также принимала участие в 24 прелюдий и фуг Всеволода Задерацкого и диска к юбилею Александра Чайковского на фирме «Мелодия»; в записи музыки к фильмам «Братья Карамазовы» (режиссер – Юрий Мороз) и «Большой» (режиссер – Валерий Тодоровский)
Первая исполнительница ряда сочинений Артёма Васильева, Елены Лангер, Марины Ковалёвой, Александра Чайковского, Эльдара Бархалова, Павла Карманова, Энри Лолашвили, Кузьмы Бодрова.