Е. А. Деревщикова родилась 18 мая 1929 года в Москве в семье дипломата. Отец в 1934 году был арестован и вскоре умер от тифа.
Как и большинство советских школьников, состояла в детской пионерской организации, была членом ВЛКСМ.
Впервые Катя Деревщикова появилась на киноэкране в фильме Александра Разумного «Личное дело» (1939). Роль Жени в знаменитом детском фильме «Тимур и его команда» принесла юной актрисе Всесоюзную славу.
В 1944 году без экзаменов стала студенткой сразу второго курса ВГИКа. В возрасте 17 лет сыграла роль Катерины в сказке «Каменный цветок». В том же году снялась в главной роли в комедии «Центр нападения».
В 1950-е годы, выйдя замуж, жила в Киеве, работала в Театре имени Леси Украинки.
После возвращения в Москву, с середины 1960-х годов работала в Центральном театре кукол С. В. Образцова.
Первый муж — режиссёр, актёр Игорь Земгано (Юцевич). После развода уехала из Киева в Москву, где перебивалась временными заработками. Второй муж — поляк Пётр Щчесьневски. Сын Фёдор от первого брака увлекался живописью, писал иконы, реставрировал картины, на заработках в Тамбове заболел гепатитом и умер в 35 лет.
Могила на Донском кладбище
Скончалась в одиночестве на 78-м году жизни 19 октября 2006 года. Кремирована, похоронена в Москве на Донском кладбище (колумбарий 22, секция 16).