Ксения Смирнова начала заниматься волейболом в 8-летнем возрасте в нижегородской СДЮСШОР № 4 у тренера А. Ф. Мирошниченко[1]. В 2012 приглашена в юниорскую сборную России, за которую выступала на протяжении четырёх сезонов, выиграв в её составе чемпионат Европы (в 2015) и четырежды чемпионат Восточно-Европейской волейбольной зональной ассоциации (EEVZA), а также приняв участие в чемпионате мира 2015 среди девушек. В 2017 году играла уже за молодёжную сборную России и стала с ней серебряным призёром чемпионата мира.
В 2013 году (в возрасте 15 лет) приглашена в московский «Луч», бывший в те годы базовой командой юниорской сборной России. В его составе дебютировала в чемпионате России (в высшей лиге «Б»). В 2018—2019 на протяжении сезона выступала за команду суперлиги — «Заречье-Одинцово». В 2019 перешла в челябинский «Динамо-Метар», но в декабре того же года покинула клуб и заключила контракт с «Уралочкой-НТМК», с которой выиграла свои первые медали чемпионата России — бронзовые в 2020 году.
В 2019 Ксения Смирнова в составе студенческой сборной России выиграла «золото» Всемирной Универсиады в Италии.
В мае 2021 года дебютировала в национальной сборной России в розыгрыше Лиги наций в итальянском Римини и в том же году приняла участие в Олимпийских играх и чемпионате Европы.