Née à Moscou en 1979, Ekaterina Gubanova commence ses études musicales par le piano puis par la direction de chœur et entame une formation de chanteuse lyrique comme mezzo-soprano au conservatoire Tchaïkovski de Moscou, à l’Académie Sibelius d’Helsinki, puis enfin à Londres à l'Opéra Royal de Covent Garden. Elle y fait ses débuts en interprétant le rôle de Flora dans la Traviata de Verdi en 2003. Elle y chante également Suzuki dans Madame Butterfly de Puccini, l’une des trois Dames dans la Flûte Enchantée de Mozart et fait une apparition dans Elektra de Strauss.

Le public français la découvre d’ailleurs à l'Opéra Bastille en Troisième dame de la Flûte Enchantée en 2005 puis l’acclame la même année dans Tristan et Isolde de Wagner, une production de Peter Sellars où elle incarne une magistrale Brangäne. Elle apparaît ensuite au Festival des Nuits Blanches de Saint-Pétersbourg dans le rôle d’Eboli de Don Carlos de Verdi. En 2006, Ekaterina Gubinova est présente en Fille du Rhin au Festival d’Aix-en-Provence dans l'Or du Rhin de Wagner, dirigé par Simon Rattle, ainsi qu’à celui de Salzbourg en 2007 dans Eugène Onéguine de Tchaïkovski sous la direction de Daniel Barenboïm. Durant la même année, elle débute au Metropolitan Opéra de New-York dans Guerre et Paix de Prokofiev, en Hélène Bezukhova. Elle y retourne en 2009 dans les Contes d’Hoffmann d'Offenbach (Giulietta) et deux ans plus tard dans Anna Bolena (Giovanna Seymour). Entre temps, en 2010, elle prend le rôle de Fricka dans La Walkyrie à La Scala. En 2011, le public des Chorégies d’Orange lui fait une ovation pour son interprétation du rôle d’Amneris dans Aïda de Verdi. Elle complète sa panoplie wagnérienne en 2012 avec la Fricka de L'Or du Rhin à l'Opéra d'Etat de Berlin, tandis qu'elle reprend son rôle dans Tristan et Isolde à l'Opéra allemand de Berlin.

En 2014, elle chante dans le Requiem de Verdi pour commémorer la mort du Greco au Théâtre Royal de Madrid sous la baguette de Riccardo Muti, et s'empare du rôle de La Princesse étrangère dans Rusalka à Chicago. Son programme sur les plus grandes scènes internationales la mène jusqu’en 2016 notamment à l’Opéra Bastille dans Le Trouvère de Verdi. Elle continue de travailler son répertoire wagnérien en chantant Waltraute et la Première Norne dans Le crépuscule des Dieux à l'Opéra de Berlin. En 2017, elle s'empare du rôle-titre de Carmen à Chicago, ainsi que de celui de Judith dans Le Château de Barbe-Bleue de Bartók à Paris. En 2019, elle prend rôle de Vénus dans Tannhäuser à Amsterdam, puis pour ses débuts à Bayreuth. 

En 2020/2021, Ekaterina Gubanova prendra le rôle d'Ortrud dans Lohengrin en décembre à l'Opéra d'Etat de Berlin, puis celui de Clairon dans Capriccio à l'Opéra de Paris en janvier. Elle retrouvera La Princesse étrangère dans Rusalka au Met en mars, puis prendra le rôle d'une autre Princesse, celle de Bouillon dans Adriana Lecouvreur à Florence en avril.