Екатерина Петровна Литвиненко родилась в селе Сухой Хутор, Днепровская область, Украина. Играла в театрах Днепродзержинска, Мукачева, Одессы. В 1947-1948 - в Северодвинском театре.
   С 1955 года - актриса Киевского украинского драматического театра им. И. Франко.
   В кино дебютировала главной ролью в мелодраме Виктора Ивченко и Исаака Шмарука «Судьба Марины». Спустя три года снялась у того же Виктора Ивченко в психологической мелодраме «Есть такой парень».
   Заслуженная артистка Украинской ССР (1960).