Родилась в Москве в семье музыкантов. Обучалась в Центральной музыкальной школе при Московской государственной консерватории имени П.И. Чайковского (класс Т. Колосс) и Московской государственной консерватории имени П.И. Чайковского (класс профессора В. Овчинникова), затем продолжила образование в ассистентуре-стажировке МГК (класс профессора С. Доренского). В годы учебы была стипендиатом фондов В. Спивакова и М. Ростроповича, по приглашению последнего в 2004 году проходила стажировку в Париже. 

Лауреат семи международных конкурсов пианистов, среди которых Международный конкурс пианиистов имени Ферруччо Бузони в Больцано (Италия) и Всемирный конкурс пианистов в Цинциннати (США, I премия и золотая медаль). 

Выступления пианистки проходили на всемирно известных сценах, среди которых зал Консертгебау (Амстердам), Ямаха-холл и Казальс-холл (Токио), Театр Елисейских полей и Зал Гаво (Париж), Большой зал Миланской консерватории и Аудиториум (Милан), Зал Сесилии Мейрелес (Рио-де-Жанейро), Зал Элис Талли (Нью-Йорк) и другие (всего более 40 стран). Пианистка также активно концертирует в Москве и городах России.

В обширном репертуаре Екатерины Мечетиной — более 60 концертов для фортепиано с оркестром и множество сольных и камерных программ. Сотрудничала с такими дирижёрами, как М. Ростропович, В. Спиваков, В. Федосеев, С. Сондецкис, Ю. Симонов, В. Понькин, Д. Лисс, Ю. Башмет, М. Венгеров, К. Орбелян, Д. Ситковецкий, А. Сладковский, Г. Ринкявичюс, А. Скульский, Л. Фостер, К. Бадеа, Б. Дуглас, Ф. Мастранджело. 

В камерном ансамбле выступала с Р. Щедриным, В. Спиваковым, Д. Ситковецким, А. Уткиным, А. Князевым, А. Гиндиным, Б. Андриановым, А. Раммом и другими известными исполнителями. В 2007 году с Н. Борисоглебским и С. Антоновым организовала Трио солистов Московской филармонии.

Екатерина Мечетина принимала участие в крупных международных фестивалях, среди которых «Декабрьские вечера Святослава Рихтера», «Московская осень», Crescendo, фестиваль музыки Родиона Щедрина, «Русская зима» и Benois de la danse в Москве, «Звезды на Байкале» в Иркутске, фестивали в Дубровнике (Хорватия) Лилле (Франция), фестиваль Consonances, Europalia в Бельгии.

Активно сотрудничает с современными композиторами — Р. Щедриным (доверившим ей мировую премьеру Шестого фортепианного концерта), А. Рыбниковым, А. Чайковским, Т. Шахиди, Е. Подгайцем, К. Бодровым, О. Пайбердиным и многими другими. Екатерине Мечетиной посвящен ряд сочинений для фортепиано соло, фортепиано с оркестром, камерных ансамблей.

Записи пианистки выпущены фирмами Fuga Libera, «Империя музыки», «Мелодия». Один из последних релизов — альбом с концертами Шопена, записанный с оркестром Московской филармонии под управлением Ю. Симонова.

Екатерина Мечетина удостоена молодежной премии «Триумф», независимой премии «Парабола» Фонда имени А. Вознесенского, Премии Министерства иностранных дел РФ и фонда «Российские музы — миру», Премии Президента России для молодых деятелей культуры. 

С 2013 года — президент Международного молодежного фестиваля искусств «Зеленый шум» (Сургут), в 2020–2021 годы — художественный руководитель фестиваля «Притяжение музыки» (Нижнекамск, Альметьевск), с 2023 года — фестиваля «МОСТ» (Ростов-на-Дону).

Награждена почетным знаком Республики Саха (Якутия) «За укрепление мира и дружбы» (2015). Лауреат международного культурного фестиваля «Русский Рим» в номинации «За продвижение культуры в мире в области музыки» (2017 год). Удостоена почетных званий «Заслуженный деятель музыкального искусства» (2016 год) и «Заслуженная артистка Российской Федерации» (2018 год). В 2021 году журнал «Музыкальная жизнь» назвал Екатерину Мечетину «Персоной года». 

Автор учебно-методического пособия о Втором фортепианном концерте Рахманинова и сборника пьес «Тетрадь Екатерины Мечетиной — Авторская сюита» (издательство «Композитор. Санкт-Петербург», 2022 год). 

В 2011–2024 годах входила в состав Совета по культуре и искусству при Президенте России. Активно участвует в общественной жизни, выступая защитником традиционной системы отечественного художественного образования.

С 2009 года преподает в Московской консерватории (с 2020 года — доцент). Регулярно проводит мастер-классы в разных городах и странах, в том числе в Летней творческой школе «Новые имена» в Суздале. Член жюри российских и международных конкурсов (в том числе телевизионного конкурса юных музыкантов «Щелкунчик», Международных Дельфийских игр, конкурсов в Астане и Сеуле). Автор передач «Дневник пианистки» и «Музыкальная азбука с Екатериной Мечетиной» на Радио «Орфей».

ноябрь 2025