Мадалинская появилась на свет в 1984 году в Москве. Екатерина не раз отмечала, что считает себя сильной личностью, во многом она благодарна матери за развитие таких качеств. Мама отдала девочку в балет, где ей приходилось серьезно заниматься и тренировать силу воли. Екатерине приходилось очень рано вставать, жить по расписанию. Строгая дисциплина вызывала у Кати чувство протеста, из-за чего она ела конфеты на ночь.
Незадолго до конца обучения Мадалинская бросила балетную школу и попыталась поступить во ВГИК. Это ей с успехом удалось, она оказалась на курсе Эммануила Виторгана. В 2003 году она окончила вуз и стала активно сниматься в кино. Нередко Екатерине доставались роли роковых соблазнительниц из-за ее яркой внешности. Она запомнилась ролями в картинах «Ольга», «Универ», «Физрук», «Двойная жизнь».
Артистка отмечает в интервью, что мечтает сама выбирать роли и не зависеть от сложившихся о ней стереотипов.
Екатерина воспитывает дочь, которую считает центром Вселенной. Тем не менее, она имеет и другие приоритеты в жизни: свою самореализацию. Артистка пытается проявить себя в разных направлениях. Так, она издает собственные стихи, ведет ютьюб-канал, где читает свои творения.