В 1964 году окончила Московское хореографическое училище при Большом театре.
С 1964 по 1985 годы - солистка балета Большого театра.
Танцевала сольные партии в балетах – «Гусарская баллада» (Жермон), «Чиполлино» (Графиня Вишня), «Дон-Кихот» (Болеро) и другие.
Дебютом в кино стала роль Царевны Лебедь «Сказке о царе Салтане» (1966).
Увидев Рябинкину в роли Царевны - лебедь, известный индийский актер и режиссер Радж Капур пригласил на главную роль в свой фильм "Мое имя - Клоун" (1970). Фильм пользовался огромным успехом в Индии, до сих пор изображение героини Рябинкиной на сувенирных товарах, но в СССР был принят холодно. После этого Ксения Львовна стала «невыездной».
Ксения Рябинкина, была замужем за переводчиком-синхронистом Алексеем Стычкиным, с которым прожила 26 лет вплоть до его смерти. В 1974 году родился сын - Евгений Стычкин, будущий актер кино.
В 2009 году Ксения Рябинкина снялась вместе со своим сыном в сериале «Ясновидящая»-
В настоящее время - помощник художественного руководителя театра балета Кремлёвского Дворца Съездов. Также преподает балетное искусство в частной школе.