Ксения Дмитриевна Муратова родилась 13 (26) января 1904 г. в г. Болхове Орловской губернии, в семье бухгалтера. В 1916 г. поступила в гимназию Болхова, затем училась в школе 2-й ступени в Брянске, которую окончила в 1924 г. Трудовой путь начала рано. Еще продолжая учиться в средней школе, пошла работать сначала на телефонную станцию Болхова (1919—1920), а позднее, когда ее семья переехала в Брянск, в Центральную городскую библиотеку (1922—1924).

Образование получила в Ленинграде на словесном отделении Государственного института истории искусств (1924-1928гг.), одновременно закончила Высшие курсы библиотековедения при Государственной публичной библиотеке (1925—1927гг.), где её педагогами были известные библиографы С. Д. Балухатый и А. Г. Фомин. Совместная работа с С. Д. Балухатым по изучению творчества М. Горького была хорошей школой для последующих литературоведческих и библиографических работ Муратовой. В 1933 г. выходит её первый библиографический труд "Периодика по литературе и искусству за годы революции (1917-1932)", в котором проанализировано 1850 периодических изданий, представленных в фондах крупнейших библиотек страны. С 1934 г. до начала Великой Отечественной войны Муратова работает в Институте русской литературы (ИРЛИ) (Пушкинский дом), вначале в библиотеке, затем младшим научным сотрудником.

В начале Великой Отечественной войны штат ИРЛИ сократили, и Муратова была уволена. 18 августа 1941 г. она зачислена в Публичную библиотеку библиотекарем 1-го разряда. 28 ноября переведена в консультационно-библиографический отдел (КБО), где с 1 августа 1942 года по представлению Ю. А. Меженко переведена на должность главного библиотекаря. В декабре 1942 г. на Муратову возложено руководство (совместно с Ю. А. Меженко) секцией истории книги и библиографии кабинета библиотековедения. В августе 1944 г. по ходатайству издательства "Художественная литература" переведена на полставки в связи с подготовкой собрания сочинений А. П. Чехова. Во время блокады ею были подготовлены несколько хрестоматийных сборников и библиографий о боевых подвигах русского народа, распространявшихся на фронте. В марте 1947 г. защитила в Ленинградском Государственном Университете кандидатскую диссертацию "Из Каприйского периода творчества М. Горького". Кандидатские экзамены сдавала в аспирантуре Публичной Библиотеки.

В марте 1948 г. Муратова возвращается в Пушкинский дом, где проходит все ступени долгого пути в науке, становится доктором филологических наук, профессором. После защиты в 1957 г. докторской диссертации "М. Горький в борьбе за развитие советской литературы", возглавила созданный ею сектор библиографии и источниковедения.

Изучение проблем русской литературы конца XIX-начала XX вв., участие в издании собраний сочинений Н. В. Гоголя, А. Н. Островского, Г. И. Успенского, А. П. Чехова, А. Н. Толстого, составление библиографических трудов, преподавание литературной библиографии, подготовка школьных и вузовских учебников, работа в редколлегиях журналов и сборников, организация научных конференций, руководство работами аспирантов — таковы наиболее важные направления научной деятельности Муратовой.

Под её редакцией вышли библиографические труды, ставшие классикой отечественной литературной библиографии — "История русской литературы XIX века" и "История русской литературы конца XIX — начала XX века". Они стали настольными пособиями литературоведов и студентов-филологов, получили высокую оценку у нас в стране и за рубежом.

В конце 1980-х гг. по ее инициативе началась работа по продолжению этих указателей. Как исследователь русской литературы К. Д. Муратова уделяла внимание многим литературным явлениям и писателям. Но центральной темой стали судьбы реализма в XX вв., и в связи с этим - творчество А. М. Горького. В 1970-1980 гг. К. Д. Муратова заведовала рукописным отделом Пушкинского Дома. Она наладила регулярный выход "Ежегодников Рукописного отдела", в которых опубликованы ценнейшие материалы по литературе начала XX века, особенно связанные с модернистскими течениями. Кроме этого, К. Д. Муратова читала лекции по литературной библиографии в Ленинградском библиотечном институте, была членом редколлегий журналов "Русская литература" и "Литературное наследство".

В своих трудах Муратова уделила внимание писателям-орловцам: Н. Лескову, Л. Андрееву, И. Бунину, Б. Зайцеву, И. Вольнову, оказывала помощь орловцам в издании сборников, посвященных писателям начала XX века. Под редакцией Муратовой и Шевелевой в 1981 г. осуществлено издание биобиблиографического словаря "Писатели Орловского края", удостоенного в 1982 г. премии Министерства культуры РСФСР. Муратова всегда хранила благодарную память о своей малой родине, проявляла неподдельный интерес к литературно-библиографической жизни Орловщины.

Вплоть до выхода на пенсию в 1993 году Муратова продолжала активно трудиться, отредактировала ряд работ, в том числе давно задуманный ею библиографический указатель "История русской литературы XIX — начала XX века. Общая часть" (1993).

Муратова является автором ряда фундаментальных трудов по истории литературы конца XIX — начала XX вв. Среди наиболее значительных— персональные библиографические пособия и научные исследования, посвященные М. Горькому, Л. Н. Андрееву, И. А. Бунину, В. В. Вересаеву, Н. С. Лескову, Б. К. Зайцеву, А. В. Луначарскому, А. Н. Островскому и др. Как текстолог, архивист и редактор трудов, Муратова участвовала в подготовке собраний сочинений Г. И. Успенского, А. Н. Островского, Л. Н. Толстого, Н. В. Гоголя, А. П. Чехова. Многочисленные горьковские исследования принесли Муратовой известность авторитетного литератора. Ей принадлежит более 40 книг, статей, публикаций новых материалов, библиографических трудов, отражающих различные стороны творчества писателя. Существенен вклад Муратовой в 10-томную "Историю русской литературы" (1954), в 4-томную "Историю русской литературы" (1983), в подготовленный под ее редакцией коллективный труд ИРЛИ "Судьбы русского реализма" (1972).

Муратова— воспитатель целого поколения филологов и библиографов. В 1949—1954 Муратова читала лекции по литературной библиографии. Она один из авторов учебника "Библиография художественной литературы и литературоведения" (1971).

К. Д. Муратова - Лауреат премии им. В. Г. Белинского (1959). Награждена медалями: "За оборону Ленинграда" и "За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941—1945гг".

Умерла Ксения Дмитриевна Муратова в августе 1998г. и похоронена на Ново-Волковском кладбище в Санкт-Петербурге.