Главным делом её жизни, которому она посвятила почти 50 лет, яви¬лась альгология — наука о водорослях, изучение морских водорослей, раз-работка способов их промышленного использования. Руководимая ею водорослевая лаборатория в Архангельске перед Великой Отечественной войной стала единственной в стране, специализирующейся на проблемах использования морских водорослей, а Ксения Петровна — одним из ведущих специалистов — альгологов.
Большее признание получила её гуманитарная и просветительская деятельность как историка, географа, этнографа, фольклориста и краеведа. Она написала ряд работ по истории поморского мореплавания, по истории и архитектуре архангельских Гостиных дворов, древнего Каргополя и Антониево-Сийского монастыря.
В многочисленных поездках по поморским селениям Ксения Петровна собрала большой материал для «Поморского словаря». Неиссякаемой была и просветительская деятельность Ксении Гемп. Она выступала с лекциями различного научного и краеведческого содержания перед жителями города, проводила у себя на квартире Пушкинские, позднее Абрамовские чтения, организовала курсы по палеографии — чтению древних рукописей. Скончалась Ксения Петровна на 104-м году жизни.
Ксении Петровне исполнилось бы 120 лет в следующем году.