В .NET 4 и более поздних версиях вы можете сохранить его в MemoryStream
:
Stream stream = new MemoryStream();
doc.Save(stream);
// Rewind the stream ready to read from it elsewhere
stream.Position = 0;
В .NET 3.5 и более ранних версиях вам потребуется создать XmlWriter
на основе MemoryStream
и сохранить его, как показано в ответе dtb .