Родилась в городе Барановичи (Брестская область, Беларусь). В 2012 году окончила Российскую академию музыки имени Гнесиных (класс профессора В. Круглова), в 2016 году – ассистентуру-стажировку академии. Стажировалась также в Германии и Австрии. В 2018 году стала кандидатом искусствоведения.

Обладательница золотой медали X молодежных Дельфийских игр России (Тверь, 2011 год), I премии таких конкурсов, как конкурс мандолинистов в Японии (Токио, 2012 год), Осакский международный фестиваль-конкурс мандолинистов (Япония, 2013 год), Всероссийский музыкальный конкурс (Москва, 2013 год), Международный конкурс исполнителей на балалайке и домре имени П.И. Нечепоренко (Москва, 2016 год).

С 2012 года Екатерина Мочалова является солисткой Национального академического оркестра народных инструментов России имени Н.П. Осипова, с 2019 года – концертмейстером.

Первая исполнительница сочинений для домры и мандолины М. Броннера, К. Волкова, Е. Подгайца, А. Цыганкова, А. Чайковского, К. Бодрова, Н. Мндоянца, Н. Хондо. Сотрудничала с Государственным академическим симфоническим оркестром России имени Е.Ф. Светланова, камерным ансамблем «Солисты Москвы», Государственным камерным оркестром «Виртуозы Москвы», Городским камерным оркестром Гонконга, Классическим оркестром Мадейры (Фуншал, Португалия) и другими коллективами. Выступала с концертами в Финляндии, Германии, Италии, Испании, Франции, Португалии, Японии, Китае, ЮАР.

Сотрудничает с известными музыкантами, в числе которых – Ю. Башмет, Д. Мацуев, А. Сладковский, Е. Мечетина. Принимала участие в Зимнем международном фестивале искусств в Сочи и Международном музыкальном фестивале Юрия Башмета в Хабаровске, фестивалях «Звезды на Байкале», «Денис Мацуев и друзья», Crescendo, «Дорогами Просекко» (Италия), Tamburica Fest (Нови-Сад, Сербия), Осакском международном мандолинном фестивале, Московском Пасхальном фестивале и других.

С 2015 года Екатерина Мочалова преподает на кафедре струнных народных инструментов (с 2024 года – кафедра гитары, домры, балалайки) Российской академии музыки имени Гнесиных (в настоящее время доцент), руководит в академии проектом «Антология домры». Также работает доцентом кафедры народных инструментов Тамбовского государственного музыкально-педагогического института имени С.В. Рахманинова. Проводит мастер-классы в рамках Всероссийского молодежного образовательного форума «Таврида», образовательных центров Юрия Башмета, творческого проекта «Класс от маэстро», творческой школы фонда «Новые имена».

Принимает участие в жюри исполнительских конкурсов. Художественный руководитель фестиваля современного домрового искусства "Prima Domra" (Тамбов).