Екатерина Максимова родилась в Москве 1 февраля 1939 года. В 1958 году окончила Московское хореографическое училище. В августе того же года зачислена в балетную труппу Большого театра, где в течение тридцати лет была ведущей солисткой.
В репертуаре Максимовой были партии Жизель ("Жизель" Адана), Китри ("Дон Кихот" Минкуса), Золушка ("Золушка" Прокофьева), Фригия ("Спартак" Хачатуряна), Девушка ("Икар" Слонимского), Одетта-Одиллия и Аврора ("Лебединое озеро" и "Спящая красавица" Чайковского) и другие.
Многие партии Максимова готовила под руководством Галины Улановой.
Будучи постоянной партнершей своего мужа Владимира Васильева, Екатерина Максимова танцевала в поставленных им спектаклях.
За границей исполняла ведущие роли в балетах Мориса Бежара, Ролана Пети, Джона Кранко.
Легкость, изящество, артистизм, виртуозная техника, большое сценическое обаяние Екатерины Максимовой неизменно вызывали восторг зрителей.
С 1990 года, после окончания исполнительской деятельности, Максимова стала педагогом-репетитором театра "Кремлевский балет". С 1998 года —балетмейстером-репетитором Большого театра.
Максимова — Народная артистка СССР, лауреат Государственной премии СССР. Была награждена орденами "За заслуги перед Отечеством" III и IV степени.
Екатерина Максимова скончалась 28 апреля 2009 года на 71-м году жизни.