Отец - Владимир Петрович, военный, мать - Галина Степановна, врач-терапевт. Старшие братья - Игорь и Алексей.
Вскоре после рождения Екатерины семья переехала в расположение группы советских войск в Германии. В городе Вюнсдорф девочка жила до семи лет. До 15 лет почти каждое лето посещала ДОК "Геолог", где ставила танцевальные номера. Окончила гуманитарный факультет МИСиС по специальности "юриспруденция".
В 2003 году Екатерина стала играть за команду КВН "Свои секреты", в 2005-м - за "Сборную малых народов" в постоянном составе. В 2008 году пришла в Comedy Woman, где выступает в образе секс-символа шоу и занимается постановкой хореографических номеров.
С 27 августа по 10 сентября 2012 года Варнава вела программу "НТВ утром". Также была одной из ведущих "Битвы хоров" на канале "Россия-1".