Родилась 6 октября 1946 года в Москве в семье известного архитектора, профессора, член-корреспондента Академии архитектуры и альпиниста Георгия Александровича Градова (1911-1984), погибшего при восхождении на Памир, и актрисы Театра им. Гоголя Раисы Ивановны Градовой (1923-2011). Училась в Московском институте иностранных языков, Школе-студии МХАТ (руководитель курса - Василий Петрович Марков).

Самое первое зрительское признание пришло к актрисе Екатерине Градовой в 1969 году, когда, будучи студенткой 4-го курса Школы-студии МХАТ, она сыграла главную роль А. Н. Негиной в спектакле "Таланты и поклонники" Московского академического театра им. Маяковского. Известность в кинематографе к актрисе пришла в 1973 году после выхода на экраны телефильма "Семнадцать мгновений весны", в котором она сыграла радистку Кэт.

Работала в Московском академическом театре Сатиры (1970-87)

Семья

Первый муж - Андрей Миронов (1971-1976), актер, народный артист РСФСР (1980).
дочь - Мария Андреевна Миронова (род. 28 мая 1973), актриса, народная артистка РФ (2020).
внук - Андрей Удалов-Миронов (род. 4 июня 1992)
внук - Федор (род. 30 сентября 2019)
Второй муж (с 1991 года) - Игорь Тимофеев, бывший физик-ядерщик, занимался информационными технологиями и работал в фирме "ИнтерВИД", которой руководил бывший зять Екатерины Градовой Игорь Удалов. Познакомились в паломнической поездке в Оптину пустынь.
приемный сын - Алексей Суховерков (род. 1992; после венчания взяли приемного сына из детского дома).

Умерла в Москве.