Née à Minsk, Ekaterina Semenchuk fait ses débuts sur scène au Théâtre Mariinsky tout en poursuivant ses études au Conservatoire Rimsky-Korsakov de Saint-Pétersbourg.

Grande habituée du répertoire de Verdi, elle se distingue notamment dans les rôles de Azucena (Il Trovatore), Eboli (Don Carlos), Amneris (Aïda), Lady Macbeth (Macbeth) et la Princesse de Bouillon (Adriana Lecouvreur).
Au-delà de Verdi, elle est connue pour ses interprétations de Didon (Les Troyens), Santuzza (Cavalleria Rusticana), Marina (Boris Godounov), Laura (La Gioconda), Lyubov (Mazeppa), Marfa (Khovanshchina), Dalila (Samson et Dalila), Giovanna Seymour (Anna Bolena), Preziosilla (La Forza del destino) et le rôle-titre de Carmen.

Ces dernières années Ekaterina s’est produite au Metropolitan Opera de New York, à l'Opéra de Paris, au Théâtre Royal de Madrid, au Royal Opera House de Covent Garden, au Festival de Salzbourg, au nouveau Théâtre national de Tokyo, à l’Opéra de San Francisco, au Staatsoper Unter den Linden de Berlin, au Palais des festivals de Baden-Baden et à la Scala de Madrid.