Училась на актёрском факультете ГИТИСа, затем перевелась во ВГИК.
В конце 1980-х вышла замуж за литовского режиссёра Шарунаса Бартаса[2]. Дочь от этого брака, актриса Ина-Мария Бартайте[англ.] (1996—2021), снялась в фильме «Образы Европы» и других картинах, в возрасте 25 лет погибла, катаясь на велосипеде, в результате ДТП в Вильнюсе 7 апреля 2021 года[3].
После картины Бартаса «Три дня» (1992) актрису пригласили сниматься во Францию, где она получила роль в ленте «Мне не спится» (1994) Клер Дени. Голубева сыграла ещё в двух фильмах своего мужа — «Коридор» (1995) и «Нас мало» (1996), затем они расстались. Во Франции актриса стала близкой подругой и «музой»[5] постановщика Леоса Каракса, сыграла в его картине «Пола Икс» (1999). Снималась и у других французских режиссёров — Брюно Дюмона, Сандрин Дюма. Фильм Дюмона 2003 года «29 пальм» изобилует яркими эротическими сценами с участием Голубевой. В 2006 году исполнила одну из главных ролей в киноленте «977» российского дебютанта Николая Хомерики. По мнению кинокритика Андрея Плахова, актриса «стала символом нового артхаусного европейского кино девяностых и нулевых годов»[5], на экране «она изображала загадочность и непостижимость женской натуры»[6].
Екатерина Голубева погибла на 45-м году жизни 3 августа 2011 года при невыясненных обстоятельствах[7]. Долгое время точная дата гибели была неизвестна, но в документальном фильме «Я — Катя Голубева» было показано свидетельство о смерти, выданное французскими властями, в котором указано, что Голубева была найдена именно 3 августа. Выдвигались версии как о несчастном случае, так и о самоубийстве. Тело было найдено в Париже на станции метро «Пиренеи» поблизости от дома актрисы[3][8], похоронена 20 августа на кладбище Пер-Лашез[9].
дочь Анастасия Голубева-Каракс (род. 28.09.2004) — актриса
Память
Памяти Екатерины Голубевой посвящён фильм Леос Каракса «Корпорация «Святые моторы»» (в эпизоде картины появляется маленькая дочь пары, Настя Голубева-Каракс).
Также в 2015 году вышел фильм Шарунаса Бартаса «Покой нам только снится», который посвящён Кате и жизни её семьи после её гибели. На протяжении всей картины иногда мелькают памятные фотографии Екатерины.
В 2016 году был снят российско-литовский документальный фильм об актрисе «Я – Катя Голубева» (режиссёр Наталия Ю)[10].
В 2021 году на российском телеканале «Культура» Юрий Рост в рамках авторской передачи «Рэгтайм, или Разорванное время» посвятил памяти Екатерины Голубевой короткий сюжет в выпуске «Красота – ошибка Бога или удача?». В нем фотограф рассказал о первой встрече с актрисой и их дружбе.
Путешественница / Traveling Woman, (фильм находится в процессе с 2005 года, дальнейшая судьба картины неизвестна, также из нее был смонтирован следующий фильм «Projection», премьера которого планировалась в 2016, но по-прежнему нигде не доступна).
