Окончила Тифлисский политехнический институт (1922). Доктор сельскохозяйственных наук (1944), профессор (1949), академик ВАСХНИЛ (1956).
Работала препаратором Контрольной семенной станции Тифлисского ботанического сада (1921—1924).
Полевод Караязской селекционной станции (1924—1927), Ганджинской селекционной станции (1927).
Старший научный сотрудник (1927—1941), заведующая отделом селекции и семеноводства чая (1941—1968), заместитель директора по научной части (1968—1974) Чаквинского филиала ВНИИ чая и субтропических культур.
В 1948 году Ксения Бахтадзе впервые в мире вывела искусственные гибридычая: сорта «Грузинский № 1» и «Грузинский № 2».
Награждена двумя орденами Ленина (1954, 1966), орденом Трудового Красного Знамени (1949), орденом «Знак Почёта» (1946), медалями СССР, ВСХВ, почетными грамотами Президиума Верховного Совета Аджарской АССР, Советского комитета защиты мира.
Сталинская премия первой степени (1949) — за научные исследования по биологии, селекции и семеноводству чайного растения и за выведение новых высокоурожайных сортов чая «Грузинский № 1» и «Грузинский № 2».
Заслуженный деятель науки Грузинской ССР (1960) и Аджарской АССР (1966).