Ксения Лукьянчикова родилась 15 января 1993 года в Санкт-Петербурге. В школе занималась в детско-молодёжной театральной студии. Отец актрисы работает в муниципальной пожарной охране, а мама — учительница музыки.
По словам самой Ксении, музыка — важная часть её жизни. Любимыми актрисами и примерами актёрского мастерства, во многом вдохновившими её к избранию профессии, являются Татьяна Самойлова и Элина Быстрицкая.
В 2015 году окончила Российский государственный институт сценических искусств по специальности «артист театра и кино» (курс А. М. Зеланда).
С 2014 года снимается в кино, с 2015 сотрудничает с московским театром «Практика».
Дебютом актрисы в кинематографе, принесшим ей известность, стала главная роль в многосерийном художественном фильме режиссёра Алёны Семёновой «Красная королева», где Лукьянчикова сыграла популярную советскую манекенщицу Регину Барскую (прототип — Регина Збарская). Партнёрами Ксении в сериале стали Ада Роговцева, Борис Щербаков, Артём Ткаченко, Елена Морозова, Валерий Баринов и другие актёры.
В 2017 году на Международном кинофестивале имени Вячеслава Тихонова «17 мгновений…» актриса удостоена премии в номинации «Лучшая женская роль в сериале».