Екатерина Васильева родилась 9 сентября 1986 года в городе Санкт-Петербург. Довольно долго выступала как одиночница. На взрослых чемпионатах Российской Федерации ее лучшим результатом было 9 место в 2003 году.
Весной 2005 года Екатерина начала заниматься парным катанием. Партнером ее стал Александр Смирнов. Дуэт завоевал медаль на первом же международном турнире, в котором они принимали участие. Затем они были шестыми на чемпионате мира среди юниоров 2006 года.
По окончании сезона дуэт распался. Александр встал в пару с Юко Кавагути, а Екатерина уехала в Германию. В паре с Даниэлем Венде она стала бронзовым призером чемпионата Германии, однако немецкий Союз конькобежцев не стал посылать их на чемпионат Европы, поскольку счел результат, показанный ими, недостаточно хорошим.
После этого Екатерина вернулась в Россию и встала в пару с Антоном Токаревым. В чемпионатах России 2009 и 2010 годов не участвовали, хотя соревновались на этапах Кубка России.
По завершению спортивной карьеры выступает в ледовом шоу.