Екатерина Мельникова родилась в семье потомственных музыкантов. Увлечение музыкой началось с раннего детства — в 4-летнем возрасте Екатерина начинает сочинять первые музыкальные произведения; спустя 5 лет — пишет балет. Начальное и среднее музыкальное образование получила в Центральной музыкальной школе при Московской государственной консерватории. С отличием окончила Московскую Государственную Консерваторию имени П. И. Чайковского по двум специальностям — орган и музыковедение, аспирантуру-стажировку при Московской государственной консерватории по специальности «орган».
Без экзаменов была принята в аспирантуру лондонской Королевской академии музыки — классы Николаса Дэнби и Джиллиан Уир (интерпретация) и Наджи Хакима (импровизация). Лауреат юношеского международного конкурса «Концертино Прага» (1981, как пианистка в составе фортепианного трио), премии Лэди Бёдж по органной импровизации (Лондон, 1998) и Международного конкурса органистов им. Микаэла Таривердиева (Россия, 1999, звание лауреата и специальный приз Санкт-Петербургской филармонии «За самую яркую концертную программу»).
С 2005 по 2008 год Екатерина Мельникова занимала пост главного органиста Кафедрального Собора Непорочного Зачатия Пр. Девы Марии в Москве. В течение нескольких лет вела класс органной импровизации в Российской Академии Музыки им. Гнесиных.
После окончания аспирантуры лондонской Королевской академии музыки, Екатерина Мельникова долгое время жила в Великобритании. Основную гастрольную деятельность вела в странах Европы, выступая в таких знаменитых органных залах, как Вестминстерское Аббатство, Leeds Town Hall, Соборы Св. Павла в Лондоне, La Trinite в Париже, Кельнском, а также в Концертном зале им. П.И.Чайковского, Светлановском зале Московского Международного Дома Музыки, Большом и Малом залах Московской Консерватории, в залах Санкт-Петербурга, многих городов России, Италии, Испании, Германии, Швейцарии и других стран, в том числе Ближнего Востока. Постоянный участник органных фестивалей в Европе.
С 2009 года активно выступает в центральных залах Москвы и крупных городов России с экспериментальными программами, сделанными в формате органных шоу . Екатерина Мельникова – первая в России отказалась от академического построения органных концертов и представляет публике театрализованные органные перформансы, аналогов которым нет в мире . Яркие световые эффекты, видеоинсталляции, лазерное шоу, современный электронный саунд сопровождают концертные выступления органистки. Ломая стереотип академического исполнителя , Екатерина Мельникова нередко сталкивается с неприятием ее творчества части публики, не готовой к новым формам в органном искусстве .
Концерты Екатерины Мельниковой регулярно проходят при полных залах .
Выступала с такими дирижерами, как Владимир Федосеев, Владимир Понькин, Дмитрий Яблонский, Paolo Olmi, с оркестрами Московской филармонии, Большим Симфоническим им. П.И. Чайковского, Камерным Московской консерватории, Ливанским Симфоническим. Принимала участие в концерте Терем-Квартета. Постоянно сотрудничает с хором «Vetrate di Voci» п/у профессора Алексея Рудневского, Ансамблем ударных инструментов Марка Пекарского, ансамблем солистов The POCKET SYMPHONY п/у Назара Кожухаря.
Екатерина Мельникова регулярно участвует в престижных органных фестивалях, в том числе и по линии Министерства Культуры РФ, представляя органную культуру России за рубежом. Среди фестивалей, в которых принимала участие Екатерина Мельникова: Prestige de l’Orgue Международный Органный фестиваль Жана Гийу (2002г), Международный Музыкальный Фестиваль «АльБустан» Ливан (2002,2004гг.), Фестиваль Искусств «Русская Зима» Москва, Берлин (2003,2004, 2009гг.), Международный кинофестиваль в Лидсе, Великобритания (2003г.), Ежегодный Органный Фестиваль, Испания (2004, 2009 гг.), "Lady's First" Химмерод, Германия (2010г.), ежегодно - Международные Музыкальные фестивали в Англии (в т.ч. Warwick, St.Albans, Oundle) и многие другие.
Значительную часть репертуара Екатерины Мельниковой составляют органные транскрипции современной и классической музыки. Наиболее известные и крупные произведения изданы в США. В 2005 году инагурация отреставрированного органа в University Chapel Принстонского Университета началась с исполнения транскрипции «Карнавала Животных» Екатерины Мельниковой .