Екатерина Проценко обучалась в Санкт-Петербургской государственной консерватории имени Н. А. Римского-Корсакова (класс профессора Ирины Богачёвой). В 2021 году окончила Венский университет музыки и исполнительского искусства (классы Эдит Линбахер и Флориана Бёша). Принимала участие в мастер-классах Елены Образцовой, Владимира Чернова, Сергея Лейферкуса, Красимиры Стояновой, Роберта Холла, Иляны Котрубаш, Джузеппе Саббатини.
Лауреат международных конкурсов вокалистов имени Йозефа Гайдна, имени Ферруччо Тальявини, имени Иоганнеса Брамса (Австрия), в Рейнсберге (Германия) и «Браво, барокко» (Россия).
С 2020 года – солистка венского театра Ан дер Вин, где исполняла партии Эвридики («Орфей и Эвридика» Глюка), Гипсипилы («Ясон» Кавалли) и другие. С сезона 2023/24 – солистка Пермского государственного академического театра оперы и балета имени П. И. Чайковского. В репертуаре певицы – Лючия («Лючия ди Ламмермур» Доницетти), Оскар («Бал-маскарад» Верди), Энн («Похождения повесы» Стравинского), Маша, Прилепа и Бригитта («Пиковая дама» и «Иоланта» Чайковского), Лиса («Терем-теремок» И. Польского).
Особое место в творчестве певицы занимают роли в операх Моцарта – Сюзанна («Свадьба Фигаро»), Деспина («Так поступают все женщины») и Памина («Волшебная флейта»). В 2023 году она исполнила партию Папагены («Волшебная флейта») в 14 театрах Нидерландов в постановке Национальной оперы.
Выступала в оперных театрах имени Джузеппе Верди, имени Аминторе Галли (Италия), Корейском национальном театре в Тэгу (Южная Корея), венских Музикферайне и Концертхаусе, Тонхалле в Дюссельдорфе. Принимала участие в фестивалях Valle d’Itria в Мартине-Франке (Италия), jOPERA в Еннерсдорфе и на озере Аттерзе (Австрия). Приглашенная солистка фестиваля в Вастене (Швеция).
В 2022 году исполнила партию Беппи в постановке оперы «Шталлерхоф» Герда Кюра, осуществленной австрийской оперной труппой Neue Oper Wien. Также в ее репертуаре – партии Клариче («Лунный мир» Гайдна), Белинды («Дидона и Эней» Пёрселла), Амастры («Ксеркс» Кавалли) и Фани («Галантные Индии» Рамо).
Сотрудничала с оркестром «Венская Академия», оркестрами имени Веберна и имени Тосканини, Симфоническим оркестром Словацкого радио, ансамблями старинной музыки Modo Antiquo, Bach Collegium Zürich и Pratum Integrum, с известными дирижерами, в числе которых Федерико Мария Сарделли, Мартин Хазельбёк, Эрвин Ортнер и другие.