Екатерина Гордеева выросла в обеспеченной семье: отец (Александр Алексеевич) — танцор в ансамбле Моисеева, мать (Елена Львовна) — работник ТАСС.

В возрасте трех лет поступила в ДЮСШ ЦСКА. У Екатерины и Сергея прыжки были недостаточно сильными для одиночного катания, поэтому их объединили в пару. До 1986 года их тренировал Станислав Леонович, затем — Станислав Жук. В 1985 Гордеева и Гриньков впервые исполнили элемент прыжок с подкруткой в четыре оборота.

Под руководством нового тренера пара заняла в январе второе место на чемпионатах СССР и Европы, а затем завоевала золото на чемпионате мира в Женеве 19 марта 1986. Екатерина стала самой юной чемпионкой мира.

В январе 1987 года Гордеева и Гриньков стали чемпионами СССР. На чемпионате Европы в Сараево их результат был аннулирован по техническим причинам. На чемпионате мира в Цинциннати они снова были первыми.

В ноябре 1987 года Екатерина на тренировке получила травму — сотрясение головы. Пара пропустила чемпионат СССР. Затем они выиграли чемпионат Европы и 16 февраля 1988 года стали олимпийскими чемпионами.

В 1990 году пару ушла из любительского спорта к Татьяне Тарасовой в Театр на льду "Все Звезды". В 1991-92 годах пара успешно выступала на профессиональных чемпионатах мира. В 1991 году Екатерина и Сергей поженились, в 1992 году у них родилась дочь Дарья.

В 1993 году Международный союз конькобежцев и Международный олимпийский комитет изменили правила и приняли решение разрешить фигуристам-профессионалам вернуть любительский статус и принять участие в Олимпийских Играх. Воспользовавшись новыми правилами, Гордеева и Гриньков возвращаются в любительский спорт и выигрывают чемпионат России, Европы и Олимпийские игры в Лиллехаммере.

Затем они вернулись в профессиональный спорт. 20 ноября 1995 года Сергей Гриньков во время выступления в Лейк-Плесиде получил обширный инфаркт и скончался в больнице.

В феврале 1996 года Екатерина вернулась на лед. В том же году выпустила книгу "Мой Сергей" в память о Сергее Гринькове, подготовленную с помощью профессионального автора. В 1998 году канал CBS снял документальный фильм по книге, затем была издана вторая книга "Письмо Дарье".

В 1998 году заняла второе место на профессиональном чемпионате мира. В 2000 закончила выступать в соревнованиях, но продолжила выступления в ледовых шоу. Во многих шоу исполняла парные элементы с такими партнерами, как Артур Дмитриев, Антон Сихарулидзе, Дэвид Пеллетье и Джон Циммерман. В сезоне 1998-99 выступала в "Звездах на льду" в квартете с Ильей Куликом, Еленой Бечке и Денисом Петровым и в 1999-2000 году выступала в паре с Ильей Куликом.