Ekaterina Ilina a câștigat medalia de aur la Campionatul Mondial pentru Junioare din 2008 și medalia de argint la Campionatul Mondial pentru Tineret din 2010. De asemenea, ea este medaliată cu bronz la Campionatul European pentru Tineret din 2009. În prezent, Ilina este componentă a echipei naționale de senioare a Rusiei, alături de care a câștigat medalia de aur la Jocurile Olimpice de vară din 2016, desfășurate la Rio de Janeiro.