Осенью 1901 года по проекту А.А. Всеславина над могилой блаженной Ксении была начата постройка новой часовни в русском стиле, освященной по завершении строительства 12 октября 1902 года. В изголовье мраморной гробницы блаженной Ксении был поставлен иконостас из мрамора и висел мозаичный образ распятого Христа, пред которым горела неугасимая лампада. На стенах — множество икон в киотах, среди них — две серебряные, которые подарил в часовню по обету князь Масальский, вернувшись с Русско-турецкой войны 1877-1878 годов. За алтарем часовни, в стене, мраморная доска со словами: «Здесь покоится тело рабы Божией Ксении Григорьевны, жены придворного певчего в хоре, полковника Андрея Федоровича Петрова».
Тысячи богомольцев, в том числе инославных, приходили к часовне почтить память блаженной. Сотни рассказов о молитвенной помощи блаженной Ксении всем, с любовью прибегающим к ней, передавались из уст в уста. «Нигде не служится столько панихид, сколько на ее могиле, — писал Павел Новгородский. — Побуждением к этому служат рассказы о чудесах, совершившихся по молитвам блаженной Ксении для тех, кто с верою помолился на ее могиле… Эти рассказы ходят по всему Петербургу, завозятся приезжими в провинцию и привлекают массу посетителей на Смоленское кладбище». Кипы писем приходили в часовню с просьбой отслужить панихиду, и каждому автору такого письма отсылалось особое извещение. Число паломников доходило до пяти тысяч человек в день. Бывали дни, когда в часовне служилось семьдесят панихид.
После Октябрьского переворота, во времена воинствующего безбожия, власти делали все, чтобы изгладить из памяти народной имя блаженной Ксении. Но православные почитатели блаженной Ксении всеми силами старались сохранить часовню и могилу. 26 мая 1919 года двадцать прихожан и священнослужителей Смоленской церкви подписали с Василеостровским Советом рабочих и крестьянских депутатов договор об аренде часовни — только таким путем можно было сохранить часовню для верующих. Среди подписавшихся были: настоятель Смоленской церкви протоиерей Алексей Западалов, смотритель храма, все священники, служащие церкви и верные прихожане.
В страшные 30-е годы люди шли к матушке Ксении за утешением и помощью, хотя ходить в часовню было небезопасно.
17 августа 1940 года постановлением горисполкома часовня была закрыта. Во время Великой Отечественной войны в ней находился склад тары из-под горюче-смазочных материалов. Мраморные плитки с гробницы блаженной Ксении разобрали. Утварь из цветного металла сдали в переплавку, почти все иконы были сожжены.
Но даже в годы блокады люди не перестали ходить к часовне. У стен часовни горели чудом сохраненные свечи, возносились горячие молитвы ко Господу с верой в заступничество угодницы Христовой.
По окончании войны, уступая настойчивым просьбам православных жителей города, в 1946 году власти наконец разрешили открыть часовню. Отсыревшая и обветшавшая за годы войны часовня требовала ремонта. К 1947 году она была отреставрирована внутри, и каждый день с утра до вечера у гробницы блаженной Ксении служились панихиды при большом стечении народа. Протоиерей Иоанн Миронов рассказывал, что в это время на Смоленском кладбище служило двенадцать священников. С девяти утра до девяти вечера непрерывно совершались панихиды, и поток людей, которые приходили за помощью к блаженной Ксении, не иссякал. Хотя блаженная еще не была прославлена Церковью, люди приходили отслужить панихиду, уповая на ее помощь, помня ее слова: «Кто меня знал, да помянет мою душу для спасения души своей».
В 1960 году часовню вновь закрыли. В ее стенах по указанию городских властей пытались устроить скульптурную мастерскую, но работать в ней было невозможно: утром, придя в мастерскую, рабочие не раз находили вместо скульптур черепки. «Могилу Ксении, — вспоминает Марфа, певчая храма Смоленской иконы Божией Матери, — замуровали, поставили на ней постамент. На этом постаменте и работали мастера. Словно на трясине… Ни одного гвоздика не дала им вбить Христова угодница — все валилось из рук… Тогда решили наладить изготовление статуй типа «Женщина с винтовкой», «Девушка с веслом». Опять незадача. Сколько раз, бывало, крепко-накрепко запрут мастера часовню, утром приходят, а вместо скульптур одни черепки…» Через некоторое время работу в мастерской и вовсе прекратили.
Несмотря на то что доступ в часовню был практически невозможен, паломники шли к ней. На стенах, на заборе, окружавшем часовню, стали появляться надписи, просьбы к блаженной Ксении.
«Когда я была пятилетним ребенком, — рассказывает Л.П. Шпаковская, — мама нередко возила меня на Смоленское кладбище, рассказывала о Ксении. Часовня тогда была еще закрыта. В день памяти Ксении, 6 февраля, мы ходили с зажженной свечой и молились».
За те годы, что часовня пребывала в оскверненном состоянии, ее облик изменился. Стены почернели от сырости, штукатурка обвалилась, пропала уникальная икона на стекле в оконном проеме, была повреждена кровля и снесены луковичные главки. Битые кирпичи грудами лежали на испорченном, перекопанном полу, но сама могила матушки Ксении была огорожена, обложена камнями, и на ней установлен небольшой металлический крестик.
В 1984 году часовню блаженной Ксении передали общине храма во имя Смоленской иконы Божией Матери. Православные христиане приходили после работы, чтобы помочь восстановить часовню: выносили мусор, помогали чем могли. Часовню подняли из руин всем миром. В 1987 году митрополит Ленинградский и Новгородский Алексий (впоследствии патриарх Московский и всея Руси, + 2008) вновь освятил часовню после капитального ремонта.
Настоятель храма Смоленской иконы Божией Матери протоиерей Виктор Московский вспоминает: «Некоторое время после ремонта часовня, хотя и была открыта для посещений, не использовалась как церковное здание. Это беспокоило людей. В приход обращалась с просьбами возобновить молебны, панихиды, литургии. И когда наконец это свершилось, верующие не скрывали радости. Воссоздана трепетная, особая атмосфера часовни, освященная незримым присутствием Христовой угодницы».
В дни празднования Тысячелетия Крещения Руси митрополит Алексий всенародно огласил перед часовней Деяние Поместного собора Русской Православной Церкви 1988 года о причислении блаженной Ксении Петербургской к лику святых.
«Тысячу лет назад Русская земля просветилась светом Христова Евангелия. С тех пор и доныне благая Весть продолжает возвещаться в ней и вести ко спасению верных чад Божиих через Русскую Православную Церковь. Неисчислимые сонмы святых угодников Божиих, прославленных и непрославленных, явленных миру и неизвестных ему, спасавшихся в разные эпохи этой тысячелетней истории; как плод красный Божественного сеяния в земле нашей, являются молитвенными предстателями о своих земных сродниках и родном Отечестве.
Ныне Русская Церковь всей своей полнотой — живых и усопших, спасающихся сегодня и ликом прославившихся до наших дней святых, — благочестно возвещает и провозглашает радостное духовное торжество своего благодатного служения.
Бесценно благо спасения человеческого, которое является целью его земной жизни, и великое духовное вдохновение дает созерцание подвигов праведников. Посему, дабы преумножилась радость чад церковных и явилась им сила и слава Божия, освященный собор Русской Православной Церкви, изучив жития, чудеса, труды и подвиги… подвижников благочестия, живших в разное время русской церковной истории, выносит свое решение о их канонизации. Итак, в полном убеждении об истинности и достоверности чудес, по молитвам этих подвижников совершающихся, отмечая всевозможные виды их христианской добродетели, высокой духовной жизни и церковного служения, собор ОПРЕДЕЛЯЕТ: изволися Духу Святому и нам причислить к лику святых угодников Божиих для всероссийского церковного почитания следующих подвижников христианского благочестия: … 6. Блаженную Ксению Петербургскую (XVIII — нач. XIX в.), бывшую юродивой, почитавшуюся еще при жизни и на протяжении всего XIX и XX века скорой помощницей и чудотворицей.
Ради спасения и любви к ближним она взяла на себя подвиг казаться безумною. За свои труды молитвы, пощения, странничества и претерпевания со смирением насмешек блаженная получила от Бога дар прозорливости и чудотворения. Ее часовня на Смоленском кладбище Ленинграда была испещрена благодарениями за соделанные чудеса по ее молитвенному предстательству».
Освященный собор повелел честные останки блаженной Ксении, покоящиеся в часовне на Смоленском кладбище, посчитать святыми мощами, память ее праздновать 24 января (по старому стилю).