Театральные работы Екатерины Васильевой принесли ей безусловный успех и зрительские симпатии. В кино она стала сниматься с 1967 года. В первых ролях проявилась ее способность  к острой, порой на грани гротеска, интерпретации образа. Актриса играла в фильмах различных жанров – комедийных, буффонных. Васильева стала еще более популярной после выхода на экраны музыкальных комедий "Соломенная шляпка", "Обыкновенное чудо", "Чародеи". Много и интересно актриса снималась в ролях своих современниц – "Ключ без права передачи", "С любимыми не расставайтесь", "Экипаж", "Не болит голова у дятла". В 1993 году Васильева неожиданно для всех оставила сцену. В СМИ прошел слух, что она ушла в монастырь. На самом деле Екатерина Сергеевна стала казначеем в одном из московских храмов. В 1997 году вернулась в кино, снявшись в телесериалах "Королева Марго" и "Графиня де Монсоро". Сейчас она редко появляется на экране и на сцене. Мать сына-священника, ревностная прихожанка своей церкви, на каждую новую работу актриса испрашивает благословения своего духовного отца.