В прославленную труппу Катя пришла 13 лет назад по окончании Щепкинского училища и за это время сыграла 15 ролей, в том числе Софью в «Горе от ума», Марину во «Власти тьмы», Софью в «Недоросле», Настю в «Не было ни гроша, да вдруг алтын», Царицу в «Сказке о царе Салтане», секретаршу в «Дальше — тишина», принцессу Генриетту в «Молодости Любовика XIV».
Два года Екатерина преподавала в родной «Щепке» на курсе Юрия и Ольги Соломиных. Кроме того снималась в кино и сериалах. Правда, не так много — большую часть времени занимал театр.
Первым фильмом Васильевой стала в 2011 году «Бесприданница» (роль секретаря Паратова). Дальше был сериал «След», в котором Катерина (в роли Инны) снялась вместе с мужем Дмитрием Ворониным (он ее однокурсник по Щепкинскому училищу, сейчас — актер Театра на Малой Ордынке, экс-Театра Луны). Дальше были «Особый случай» (Маша Рерих), «Выжить после» (Муранья, первый и второй сезон).
Последней работой стал сериал «Небеса подождут» (2021 г.), где Катя сыграла эпизод.
Отлично владея итальянским языком, актриса Васильева принимала участие в озвучании фильмов производства Италии.
Пять месяцев назад, незадолго до 37-летнего дня рождения, Катя подарила мужу дочь Василису, которую они ждали 9 лет.
После неожиданной смерти Васильевой в Сети появились разнообразные версии случившегося — от послеродовой депрессии до падения на рельсы в метро. Однако сейчас идет расследование и сказать что-то определенное не может никто. По той же причине Малый театр пока не назначает дату похорон.