Родился в семье выходца из Бессарабии Ивана Григорьевича Катонина, строителя, владельца предприятия по производству цементных труб в Одессе. Мать — Анна Антоновна, этническая гречанка[1].
В 1918 году окончил Высшее художественное училище при Императорской Академии художеств (мастерская Л. Н. Бенуа). Дипломная работа: «Дворец правосудия».
До 1948 года работал в Ленинграде. В составе авторского коллектива во главе с И. А. Фоминым работал над составлением генерального плана Ленинграда (1919—1923 гг.). Участвовал в осуществлении ленинского плана монументальной пропаганды, в реставрации ряда исторических зданий (Зимний дворец, Биржа, Кунсткамера и др.). Получил первую премию на конкурсе по увековечиванию места пушкинской дуэли (1925), организованном обществом «Старый Петербург» совместно с Пушкинским Домом[2].
В 1920–1930-е гг. участвовал в разработке Генерального плана развития Ленинграда, в создании известных архитектурных объектов, таких как ЦПКиО, стадион «Динамо» на Крестовском острове. Принял участие в формировании застройки Московского проспекта, входя в состав авторских коллективов проектов универмага «Фрунзенский» (1933–1938), ансамбля Московской площади (1938–1940) и др. После Великой Отечественной войны 1941–45 гг. входил в число авторов проектов Московского парка Победы (1945) и реконструкции сквера на площади Искусств (1946)[2].
С 1948 года переехал в Киев, преподавал в Киевском государственном художественном институте. Возглавлял группу киевских архитекторов, выигравших конкурс на строительство станции «Киевская»-кольцевая Московского метрополитена (1953–1954)[2].
Проекты памятника С. М. Кирову // Архитектура Ленинграда. — 1936. — № 1. — С. 58—63.
Е. И. Катонин: (Выставка графики). / Обложка (автолитогр.) Е. И. Катонина. Казань: Союз советских архитекторов Татреспублики, 1940. — 12 с., 6 л. ил.; 15х10,5 см. — 170 экз.
Старый Самарканд [Изоматериал] : автолитографии / проф. Е. И. Катонин ; Под общ. ред. акад. И. Э. Грабаря ; Всерос. Ак. художеств. — Ленинград : Всерос. Акад. художеств, 1945 (Литогр. Акад. наук СССР). — Тит. л., [2] с., 12 литогр. на паспарту в обл.-папке; 42 х 30 см
Асеев Ю. С. Евгений Иванович Катонин : к 80-летию со дня рождения и 50-летию творческой и научно-педагогической деятельности // Архитектура СССР. — 1969. — № 6. — С. 60 : портр.
Ежегодник Общества архитекторов-художников. Выпуск 12. — Ленинград, 1927. — С. 190.
Ежегодник Общества архитекторов-художников. Выпуск 13. — Ленинград, 1930. — С. 38.
Ежегодник Общества архитекторов-художников. Выпуск XIV. — Ленинград, 1935. — С. 72—76.
Ежегодник Ленинградского отделения Союза советских архитекторов. Выпуск 1-2 (XV—XVI). Ленинград. 1940 г. Стр. 117—123.
Катонін Євген Іванович // Словник художників України / за ред. М. П. Бажана (відп. ред.) та ін. — Київ : Головна редакція Української Радянської Енциклопедії, 1973. — С.99. (укр.)
Катонін Євген Іванович // Митці України: Енциклопедичний довідник / за ред. А. В. Кудрицького. — К. : «Українська енциклопедія» ім. М. П. Бажана, 1992. — С. 291 — ISBN 5-88500-042-5. (укр.)
Ленинградский дом Советов. Архитектурные конкурсы 1930-х годов. — СПб. : ГМИСПб, 2006.
Українська академія мистецтва. Спеціальний випуск. Професори НАОМА (1917—2007) // К.: НАОМА, 2008. — Стр. 78—79. (укр.)
Фридман М. Е. Проекты Дома Советов в Ленинграде // Архитектура Ленинграда. — 1936. — № 2. — С. 8—25.