Екатерина Гусева родилась 9 июля 1976 года в Москве. Ее семья не имела отношения к творческой деятельности: мать будущей актрисы работала инспектором, отец - портным. После окончания школы Гусева собиралась поступать в Московский биотехнологический институт, однако на одном из школьных театральных выступлений ее заметила ассистентка режиссера Евгения Симонова - и предложила попробоваться в высшем театральном училище имени Щукина. В 1993 году она туда и поступила.
Получив диплом, актриса сразу начала сниматься в кино. После главной роли в фильме Николая Лебедева "Змеиный источник" Гусеву заметил Марк Розовский и пригласил войти ее в труппу театра "У Никитских ворот".
Артистка сыграла в большом количестве картин отечественного кинематографа, однако всероссийскую известность ей принес сериал Алексея Сидорова "Бригада", в котором Екатерина исполнила роль жены главного героя — Саши Белого. Впоследствии она также сыграла в таких проектах, как "Есенин", "Тобол" и "А. Л. Ж. И. Р.".
Отдельное место в биографии актрисы занимает мюзикл "Норд-Ост". Тщательно готовясь к постановке, Гусева брала уроки профессионального вокала и музыкальной грамоты. Уже после премьеры спектакля, весной 2002-го, она вместе с коллегами по мюзиклу Андреем Богдановым, Алексеем Иващенко и Георгием Васильевым отправилась в экспедицию на Северный полюс. Во время путешествия Гусева пела при температуре −40 °C, и этот факт занесли в Книгу рекордов России.
23 октября того же года во время проведения мюзикла в московском театральном центре на Дубровке боевики во главе с Мовсаром Бараевым захватили заложников, среди которых были местные работники, зрители и актеры, в общей сложности более 900 человек. Гусевой в момент захвата в здании не оказалось - у нее был выходной. Однако все три дня теракта актриса провела около театрального центра.
На данный момент заслуженная артистка России входит в труппу театра имени Моссовета. Помимо театра и кино, Гусева работала на телевидении - в частности, она вела телепередачу "Романтика романса", а на проекте "Танцы со звездами" вошла в число призеров.
