Родилась 7 января 1961 года в Москве. Родители умерли рано, и её воспитывала старшая сестра. С детства увлекалась музыкой и пением. В 1977 окончила музыкальную школу по классу фортепиано. Играла в ВИА Первомайского района Москвы. Работала бухгалтером, санитаркой и секретарём-машинисткой.

В 1980 приняла участие в объявленном газетой «Комсомольская правда» и фирмой «Мелодия» Всесоюзном конкурсе молодых исполнителей «Золотой камертон». Екатерина прошла в финал при участии известного музыкального критика и редактора фирмы «Мелодия» Юрия Филинова. В финале исполнила песню Юрия Антонова «Весна» и по результатам голосования телезрителей получила Гран-при конкурса (1981). После победы получила приглашение работать в ансамбле «Девчата» Московской областной филармонии (1981—1982). С этим ансамблем Семёнова записала песню «Подруги замужем давно», ставшую её первым мега-хитом в 1986. В 1982 композитор Юрий Антонов пригласил Семёнову в свою только что организованную группу «Аэробус», где Екатерина солировала в 1982—1984.

Семёнова участвовала в телешоу для детей «Будильник», других детских программах, для которых записывала песни («Петя Чижиков летает», «Пони» и другие). В 1985 на Московском фестивале молодёжи и студентов она также выступает с детскими коллективами (песни «Мир без чудес», «Большой хоровод»).
  Поп-звезда

В 1984 г. Семёнова вышла замуж за музыканта группы «Арсенал» Андрея Батурина. Проявив незаурядные продюсерские способности, Батурин добился для жены телевизионных эфиров, сотрудничества с популярными авторами текстов и композиторами (Давидом Тухмановым, Игорем Николаевым, Виктором Дорохиным, Любовью Воропаевой). В 1986 Семёнова и Батурин создали группу «Алло».

Этот период (1986—1992) стал наиболее плодотворным с точки зрения создания образа Семёновой-звезды. Из певицы-травести, основой творчества которой был детский репертуар, Екатерина превращается в настоящую поп-звезду, популярную во всем СССР. В 1986 г. ЦТ раскручивает её старую песню «Подруги замужем давно». В Новогоднее представление 1987 г. включается песня «Школьница», в 1987 г. появляется песня «На минутку», которая становится лауреатом «Песни-87», в Новогоднем представлении 1988 в эфир выходит премьера песни «Последнее танго», которая также становится лауреатом «Песни-88». Начинают выходить сольные диски певицы. С 1989 г. Семёнова и Батурин становятся также авторами песен, которые исполняет певица. В 1991 они создают музыкально-экспериментальный театр «Катя».

В 1986 Семёнова в паре с Вячеславом Малежиком становится ведущей программы Главной редакции народного творчества ЦТ «Шире Круг», где выступали параллельно известные эстрадные артисты и представители художественной самодеятельности. Именно благодаря популярной паре ведущих телешоу стало занимать высокое место в рейтинге телепрограмм.
  Композитор и киноактриса

В 1991 г. Семёнова впервые снимается в кино. А в 1992 г. в Киеве играет главную роль психиатра в фильме Оксаны Байрак «Оплачено заранее». На съёмках фильма Екатерина познакомилась с театральным артистом Михаилом Церишенко. Бурный роман приводит к разводу с первым мужем. Семёнова разрывает отношения с продюсерами и профессиональными композиторами. Она полностью переходит к авторскому творчеству. Исполняет песни собственного сочинения, снимается в кино, пишет музыку к фильмам, озвучивает и записывает песни ко многим кинофильмам, спектаклям, телепрограммам. Певица перестаёт появляться в музыкальных телешоу, исключение составляют «Рождественские встречи Аллы Пугачевой»: «Купаюсь в любви как в шампанском» (1993), «Ангел-хранитель» (2000). Теперь Семёнова часто принимает участие в программах о театре: «Театр + ТВ», «Приют комедиантов».