Екатерина Державина родилась в 1967 году в Москве. Обучалась в Московской средней специальной музыкальной школе имени Гнесиных, Российской академии музыки имени Гнесиных и аспирантуре академии. В числе наставников – Юрий Полунин, Валерия Полунина, Владимир Тропп.
Лауреат VIII Всероссийского конкурса пианистов (1989, III премия и специальный приз за лучшее исполнение романтического сочинения), Международного конкурса пианистов имени И. С. Баха в Саарбрюккене (Германия, 1992, I премия), конкурса «Международная трибуна молодых исполнителей ЮНЕСКО» (1995).
Гастролировала в Великобритании, Австрии, Германии, Франции, Италии, Швейцарии, Люксембурге, Словакии, Польше, Финляндии, Беларуси, Украине, Японии, Таиланде, Новой Зеландии, США, Канаде. Участвовала в Мозельском музыкальном фестивале, фестивалях «Баховские недели» в Тюрингии (Германия), в Ланодьере (Канада), в Акароа (Новая Зеландия), «Безумный день» (Франция, Япония, Россия), в Ла-Рок-д’Антероне, Pianoscope, Piano Passion (Франция), фестивале «Мария Юдина и музыкальная культура Германии» и «Метнер-фестивале» в Москве (соорганизатор совместно с Борисом Березовским) и др. Автор идеи, организатор и участница циклов концертов на радио «Культура»: «Памяти великого артиста» к 90-летию со дня рождения Святослава Рихтера (2004/05) и «Памяти Эмиля Гилельса» (2006).
С 2003 года преподает в Московской консерватории на факультете исторического и современного исполнительского искусства. Проводила мастер-классы в России, Германии (в Кёльнской высшей школе музыки, в рамках различных фестивалей), Великобритании (Итонский колледж), США (Йельский университет), Канаде (Монреальский университет), Новой Зеландии, Японии.
Имеет записи на радио России, Канады, Германии (WDR, Саарландское радио и др.). В дискографии пианистки – «Гольдберг-вариации» И. С. Баха (1996, Arte Nova Classics, премия Choc журнала Le Monde de la Musique); «Концерт в Монреале» (2004); двойной альбом с произведениями Метнера (2008, Phoenix, премия Diapason d'Or журнала Diapason); полное собрание клавирных сонат Гайдна на 9 дисках (2013, Profil, номинация на премию ICMA, премия Choc журнала Classica); двойной альбом с произведениями И. С. Баха (2015, Profil); фортепианные произведения Алексея Станчинского (2017, Profil); двойной альбом со всеми вариациями и пьесами Гайдна (2019, Profil); полное собрание сочинений Метнера для скрипки и фортепиано, записанное с участием Никиты Борисоглебского (2018, Profil, премия «Чистый звук»).
Удостоена специальной премии Союза журналистов России «Солидарность» (2011).
