Ксения Лукьянчикова родилась 15 января 1993 года в Санкт-Петербурге. Отец — Эдуард Викторович Лукьянчиков, работает в муниципальной пожарной охране. Мать — Наталья Анатольевна Лукьянчикова, учительница музыки.
Будущая актриса еще в школьные годы активно участвовала в работе детско-юношеской театральной студии.
Получив среднее образования, девушка продолжила своё образование в театральном институте.
Во время учебы в вузе Ксения регулярно выходила на сцену, исполнив роли в таких известных пьесах, как «Дядя Ваня», «Король Лир» и «Драма на охоте».
В 2015 году она завершила обучение в Российском государственном институте сценических искусств, получив диплом по специальности «актёр театра и кино» (курс А. М. Зеланда).
По окончании института Лукьянчикова перебралась в Москву, где устроилась работать в театр «Практика», где ее задействовали в спектакле «Mahamaya Electronic Devices»/
Кинодебют Лукьянчиковой состоялся в 2015 года с главной роли манекенщицы Регины Збарской в многосериайной мелодраме режиссера Алена Семеновой «Красная королева».
В этом же году Ксения Лукьянчикова начала встречаться с актером Иваном Жвакиным, однако спустя три года они расстались.
Также Ксения выходит на сцену в двух постановках Учебный театра «На Моховой» — «Скоро ли ваша свадьба» и «Собаки-якудза».
Первая же кинороль актрисы не только сделала ее российской звездой, но и принесла ей приз Международного кинофестиваля «17 мгновений…» им. Вячеслава Тихонова (2017) в номинации «Лучшая женская роль в сериале».
Впоследствии Ксения сыграла в таких популярных и полюбившихся зрителям фильмах и сериалах, как: «Такая работа» (2016), «Крылья империи» (2017), «Фантазия белых ночей» (2018), «Магомаев» (2019), «Чужая» (2019), «Стая» (2022), «Моя земля» (2022) и др.
В 2023 году актриса сыграла роль Марины в комедийном сериале режиссера Ильи Ермолова «Разрешите обратиться».
В 2024 году на экраны вышли сразу два кинопроекта с участием Ксении: триллер «Хорошие девочки» и мелодрама «Любви не бывает?».
В 2025 году состоятся мини-сериала «Приговор» и многосерийного телепроекта «Мертвая точка» с участием Ксении Лукьянчиковой.
Не замужем