Дочь Царя Ивана V Алексеевича и царицы Прасковьи Фёдоровны Салтыковой, старшая сестра императрицы Анны Ивановны, племянница Императора Петра I. Родилась 29 октября 1691 г. в Москве.
По желанию Царя Петра I в 1716 году вышла замуж за герцога Мекленбург-Шверинского Карла Леопольда. Этот брак был вызван политическими соображениями — Пётр хотел союза с Мекленбургом для охраны от шведов морского торгового пути. Предполагалось использовать портовые города Мекленбурга как стоянку для русского флота, а также обеспечить возможность продажи в княжестве русских товаров. Сначала Карл Леопольд сватался за сестру Екатерины, Анну, вдовствующую герцогиню Курляндскую, но позже Петр назначил ему невестой именно Екатерину. Бракосочетание состоялось в апреле в Данциге.
В 1730 году Верховный тайный совет рассматривал кандидатуру Екатерины в качестве возможной претендентки на трон, но она была отклонена из-за опасения вмешательства в государственные дела России её супруга. В результате императрицей была избрана ее младшая сестра.
12 мая 1733 года Екатерина присутствовала на торжественной церемонии, на которой её дочь приняла православие и новое имя — Анна Леопольдовна. Однако через месяц Екатерина умерла и была похоронена рядом с матерью в Александро-Невской лавре.

Игорь Чернозатонский