Екатерина Буданова родилась в деревне Коноплянка Смоленской области 7 декабря 1916 года.
После окончания школы уехала в Москву, работала на заводе, училась в аэроклубе. После окончания аэроклуба работала лётчиком-инструктором.
С началом Великой Отечественной войны Буданова была направлена в Саратов переучиваться на Як-1. После обучения направлена в женский авиаполк, прикрывавший Саратов (586 иап). 10 сентября 1942 была направлена в 437 авиационный истребительный полк, воевавший под Сталинградом. 2 октября в паре с лётчицей Беляевой обнаружила группу из 12 немецких бомбардировщиков и атаковала их, заставив их сбросить бомбы в степь. Тем самым была сорвана операция по бомбёжке станции Эльтон. 6 октября Буданова в одиночку атаковала группу из 13 Ju-88 и сбила один из них. Это была её первая победа.
В этом полку Буданова познакомилась с Лидией Литвяк и они стали лучшими подругами. В дальнейшем они всегда служили вместе.
В середине ноября 1942 года в ожесточённых боях в небе над Сталинградом она уничтожила в группе два Me-109, а затем бомбардировщик Ju-88. В одном из боёв её ведущий Владимир Лавринёнков подбил He-111, но и его машина тоже была повреждена и Екатерина Буданова сопровождала почти неуправляемую машину до самой посадки.
В конце ноября Екатерина Буданова, была назначена в группу «свободных охотников». 10 декабря, возвращаясь с задания, была атакована парой Me-109. Буданова приняла бой и сбила ведущего.
В январе 1943 года Екатерина Буданова была переведена в 296 истребительный авиационный полк (в дальнейшем 73 гвардейский ИАП). Командир полка Н. И. Баранов назначил её своей ведомой. В одном из вылетов истребители обнаружили 19 бомбардировщиков Ju-88 летевших под прикрытием истребителей FW-190. Баранов вместе с Будановой атаковал истребители, приказав остальным бить бомбардировщики. В бою командир повредил один из немецких истребителей, а Буданова добила его.
23 февраля 1943 года Буданова была награждена орденом Красной Звезды.
В начале марта Буданова, возвращаясь с свободной охоты, обнаружила самолёт-разведчик «Фокке-Вульф» Fw 189, который называли «рамой». Она догнала его и уничтожила. Среди лётчиков этот самолёт считался самой трудной добычей.
До июня Буданова сбила ещё 2 истребителя противника, а 17 июля бомбардировщик Ju-88.
В июле 1943 советские войска начали наступление на Донбасс. 19 июля Буданова была назначена в прикрытие группы Ил-2, направлявшихся на штурмовку в район Миус-фронта. Вблизи г. Антрацит группа была атакована немецкими истребителями. В упорном бою с группой Me-109 Буданова была сбита. Ей удалось посадить самолёт в поле, и подбежавшие местные жители, наблюдавшие за боем, вытащили лётчицу из самолёта. Буданова умерла от полученных ран, не приходя в сознание, и была похоронена на окраине села Ново-Красновка.
Командование полка представило Екатерину Буданову к званию Героя Советского Союза, но это звание ей присвоено не было, поскольку она считалась пропавшей без вести.
По числу побед, одержанных в воздушных боях, Екатерина Буданова среди женщин-истребителей уступает только Лидии Литвяк.
1 октября 1993 Е. В. Будановой было посмертно присвоено звание Героя России.