Екатерина Градова родилась 6 октября 1946 года в Москве в семье известного архитектора, профессора, член-корреспондента Академии архитектуры и альпиниста Георгия Александровича Градова, погибшего при восхождении на Памир, и актрисы Театра им. Гоголя Раисы Градовой.
После окончания Школы-студии МХАТ Градова служила в Театре имени Маяковского, затем в Театре Сатиры. Всенародную известность и любовь актрисе принесла роль радистки Кэт (Кати Козловой) в многосерийном телефильме "Семнадцать мгновений весны". В числе других известных работ Градовой - роль подруги карманника Ручникова Светланы Волокушиной в фильме "Место встречи изменить нельзя".
После ухода из театра Градова прошла обучение на курсе Свято-Тихоновского Богословского института, а затем преподавала в гимназии и школе созданный ею предмет "Живое слово". Также актриса проводила занятия в киноклубе при Всероссийском детском православном движении.
Градова была женой актера Андрея Миронова, их дочь - народная артистка России Мария Миронова.