Прижизненное или раннее посмертное изображение Ксении Юрьевны сделал мастер Прокопий на выходной миниатюре в тверском списке хроники Георгия Амартола (конец XIII – начало XIV вв. или первая треть XIV в.; Российская государственная библиотека, Московская духовная академия). Князь Михаил Ярославич Тверской и его мать (первоначально были написаны с нимбами) предстоят в молении восседающему на престоле Спасителю, на архитектурном фоне представлен, по мнению исследователей, воздвигнутый ими в Тверском кремле Спасо-Преображенский собор (1285–1290 гг.). Прообразом этой донаторской композиции был фронтиспис византийского протографа или киевского перевода хроники. Одеяние Ксении Юрьевны близкое к монашескому, но на голове белый плат, что характерно для иконографии святых жён (на миниатюре надпись «Оксиния). Изображения Ксении Юрьевны встречаются на миниатюрах первого Остермановского тома Лицевого летописного свода, созданного в Москве в 1570 гг. (Библиотека Академии Наук; в чёрно-белом варианте изданы Василием Ивановичем Успенским в соавторстве с Леонидом Николаевичем Целепи и Семёном Петровичем Писаревым в 1903 г.). На них запечатлены важные моменты из жизни Ксении Юрьевны, её семьи и из истории Тверского княжества: свадьба княгини и великого князя Ярослава Ярославича, рождение сына Михаила, строительство в Твери кафедрального Преображенского собора, избрание епископа Андрея на Тверскую кафедру, венчание и свадьба князя Михаила и ростовской княжны Анны Дмитриевны, рождение внуков, политические события, связанные с противостоянием Твери и Москвы, преставление княгини и др. Композиции созданы по традиционным иконографическим образцам; за исключением изображения кончины, Ксения Юрьевна представлена в великокняжеском наряде, на белый плат надета зубчатая корона, в сцене свадьбы – с ожерельем, или гривной, на плечах. Исследователи отмечают, что образ святой неоднократно воспроизводился на иконах. На иконе в серебряной раме (последняя треть XVII в., Центральный музей имени Андрея Рублёва) князь Михаил Тверской и Ксения Юрьевна написаны с моделью Тверского кремля в руках. Икона находилась в ризнице Преображенского собора в Твери, куда в 1702 г. её вложил местный архиепископ Сергий. Образ восходит к известному типу донаторского (или ктиторского) портрета. Характерной особенностью исследователи называют модель городской крепости в руках первых строителей Твери. Кремль, как исследователи предполагали раньше, написан в соответствии с топографией XV в., но Алексей Маратович Салимов датирует изображённый комплекс построек серединой 1670 гг. – временем создания иконы. Исследователи не сомневаются, что начало такой иконографической традиции связано с выходной миниатюрой хроники Георгия Амартола. На иконе Ксения Юрьевна изображена в одежде схимонахини. Исследователи полагают, что в таком же облачении её писали и на других, не дошедших до нашего времени иконах и фресках. По сведениям архиепископа Димитрия (Самбикина), одна из икон Ксении Юрьевны находилась в иконостасе Николо-Малицкого монастыря («Тверский патерик». 1908 г.). Настенные росписи с образом княгини украшали храмы Твери: Преображенский собор, церковь святителя Николая «на площади», церковь Двенадцати апостолов в архиерейском доме и др. В церкви великомученика Димитрия Солунского в селе Едимонове хранилась «древняя» икона-пядница с образами благоверных княгинь Ксении Юрьевны и Анны Кашинской.