Екатерина Васильева родилась в Москве в семье известного поэта Сергея Васильева.

В 1962 году Екатерина Васильева поступила во ВГИК (мастерская В.В. Белокурова). Режиссер Сергей Соловьев, который тогда тоже учился во ВГИКе, вспоминает: "Катя была очень юная, очень высокая, очень стройная, очень рыжая, с челкой, сигаретой "Шипка" в зубах и с гениальной, абсолютной, дотоле мной в женщинах не виданной внутренней свободой. Она была свободна во всем, этого даже проявлять не требовалось. Ей достаточно было войти в комнату или даже просто сидеть, как становилось ясно, что перед тобой совершенно раскрепощенный, изначально свободный человек