Родилась 7 января 1961 года в Москве. Родители умерли рано, и её воспитывала старшая сестра. С детства увлекалась музыкой и пением. В 1977 окончила музыкальную школу по классу фортепиано. Играла в ВИА Первомайского района Москвы. Работала бухгалтером, санитаркой и секретарём-машинисткой.
В 1980 году приняла участие в объявленном газетой «Комсомольская правда» и фирмой «Мелодия» Всесоюзном конкурсе молодых исполнителей «Золотой камертон». Екатерина прошла в финал при участии известного музыкального критика и редактора фирмы «Мелодия» Юрия Филинова. В финале исполнила песню Юрия Антонова «Весна» и по результатам голосования телезрителей получила Гран-при конкурса (1981). После победы получила приглашение работать в ансамбле «Девчата» Московской областной филармонии (1981—1982). С этим ансамблем Семёнова записала песню «Подруги замужем давно», ставшую её первым мега-хитом в 1986. В 1982 композитор Юрий Антонов пригласил Семёнову в свою только что организованную группу «Аэробус», где Екатерина солировала в 1982—1984.
Семёнова участвовала в телешоу для детей «Будильник», других детских программах, для которых записывала песни («Петя Чижиков летает», «Пони» и другие). В 1985 году на Московском фестивале молодёжи и студентов она также выступает с детскими коллективами (песни «Мир без чудес», «Большой хоровод»).