Екатерина Вилкова появилась на свет 11 июля 1984 года в Горьком (ныне Нижний Новгород). Семья будущей актрисы жила скромно, но это не мешало маленькой Кате мечтать. Вилкова занималась художественной гимнастикой, защитила звание мастера спорта и даже планировала продолжить спортивную карьеру. Но случайное знакомство с театром в летнем лагере предопределило её будущее. После школы Катя поступила в Нижегородское театральное училище. Во время обучения исполняла в местном театре роль Офелии. В 2003 году, получив диплом, Вилкова отправилась в Москву, чтобы продолжить образование в Школе-студии МХАТ, куда без труда поступила сразу на второй курс. Дебютной работой актрисы в кино стала роль в историческом сериале «Сатисфакция». После первого успеха, Вилкову активно стали приглашать сниматься. Всего за пять лет она сыграла в полутора десятка проектах. «Стиляги», «Чёрная молния», «Ёлки», «О чём говорят мужчины», «Фурцева», «Убить Сталина» – ни одной проходной роли. Среди знаковых ролей Вилковой за последние годы – работы в проектах «Отель «Элеон»», «Последний богатырь», «Шифр», «Мамы чемпионов», «Чёрное море» и многих других.