Как многие сноубордисты, изначально занималась горнолыжным спортом, затем перешла в сноубординг. В начале карьеры, помимо параллельных видов, соревновалась также в сноубордкроссе, в этом виде стала бронзовым призёром чемпионатов России 2003 и 2005 годов. В своих профильных дисциплинах Екатерина также собрала целый ряд медалей чемпионатов России: «золото» (2009), «серебро» (2011) и две «бронзы» (2006, 2010) в параллельном слаломе гиганте, а также два «золота» (2010, 2011) два «серебра» (2005, 2009) и одну «бронзу» (2007) в параллельном слаломе.
На этапах Кубке Европы Илюхина Екатерина одержала 10 побед в различных дисциплинах, 6 раз становилась призёром. Лучшим стал сезон 2006/07, когда Екатерина 7 раз поднималась на подиум.
На Кубке мира дебютным для Илюхиной стал этап в местечке Бардонеккья, Италия, 11 марта 2004 года.
В сезоне 2010/11 Екатерина впервые поднялась на подиум, став третьей в соревнованиях по параллельному слалому на этапе в Лимоне-Пьемонте, Италия, 10 декабря 2010 года.
Студентка Кузбасскоой государственной педагогической академии.
Хобби — коллекционирование керамических изделий.
В 2010 году Екатерина Илюхина была включена в состав комиссии спортсменов Олимпийского комитета России.