Екатерина Васильева (урождённая Лаврова) родилась 16 (28) августа 1829 года в Москве в семье певцов Н. В. Лаврова и Д. М. Сабуровой. Обучалась в пансионе госпожи Дебош. В 1843 году поступает в Московское театральное училище.
Екатерина Николаевна вышла замуж за С. В. Васильева.
В 1845 году Екатерина Васильева дебютировала на сцене Малого театра в роли Габриэли (пьеса «Девица-отшельница» Эжена Скриба).
В конце 1846 года на сцене Александринского театра играет в пьесе «Мирандолина, или седина в бороду» роль Мирандолины. В 1847 году была принята в труппу Александринского театра.
14 октября 1863 года в бенефис Екатерины Николаевны Васильевой в Малом театре впервые была поставлена пьеса «Доходное место» Александра Николаевича Островского.
13 января 1872 года в бенефис Екатерины Николаевны Васильевой в Малом театре в связи с 25-летним юбилеем ее сценической деятельности режиссером А.Ф. Богдановым впервые была поставлена пьеса «Месяц в деревне» Ивана Сергеевича Тургенева
. Лаврова-Васильева умерла в Берне (Швейцария), где находилась на лечении от чахотки, 27 апреля 1877 года. Похоронена на Ваганьковском кладбище.