Екатерина Маренникова родилась 29 апреля 1982 года в городе Санкт-Петербург. Гандболом занимается с 13 лет. Тренировалась в питерском СДЮСШОР Кировского района под руководством Ноны Мащицкой. Первое золото спортсменка завоевала на Всемирных юношеских играх 1998 года. Клубная карьера Маренниковой началась в 1999 году в местном «Трэмп-Спартаке».
Выступая за питерскую команду, Екатерина Маренникова завоевала серебро на чемпионатах Европы среди юниорок и молодежи. В 2001 году взяла золото на молодежном чемпионате мира. С 2004 года гандболистка девять лет играла в тольяттинском клубе «Лада». За это время Екатерина трижды становилась чемпионкой России, завоевала серебро Лиги чемпионов, получила свой первый Кубок мира и серебро чемпионата Европы. В 2008 году Маренкова выступала за российскую сборную на летних Олимпийских играх в Пекине, вернувшись серебряным призером.
С 2012 по 2016 год гандболистка играла в составе звенигородкой «Звезды», пополнив спортивную копилку двумя бронзовыми медалями чемпионата России, золотом Кубка Европейской гандбольной федерации, завоевала Кубок и Суперкубок России. Летом 2016 года Маренникова подписала контракт с краснодарской «Кубанью», после чего отправилась на Летние Олимпийские игры в Рио-де-Жанейро, где спортсменки завоевали олимпийское золото.
Екатерина Маренникова удостоена почетного титула заслуженного мастера спорта России. Награждена медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени и Орденом Дружбы.