An Weltmeisterschaften nahm Jekaterina Winogradowa 2003 in Chanty-Mansijsk, 2004 in Oberhof und 2005 in Hochfilzen teil. Bei Weltmeisterschaften war Winogradowa häufig in Hochform. 2003 wurde sie 11. im Einzel, 15. im Sprint, Neunte in der Verfolgung und Vierte mit der Staffel. Im folgenden Jahr gewann sie zeitgleich mit der Deutschen Martina Glagow die Bronzemedaille im Sprint, wurde Sechste in der Verfolgung und erneut Vierte mit der Staffel. In Hochfilzen gewann sie schließlich noch einmal Bronze mit der Staffel. Zudem nahm Winogradowa an den Olympischen Winterspielen 2006 in Turin teil. In den Einzelrennen konnte sie keine nennenswerten Ergebnisse erreichen, mit der Staffel verpasste sie als Vierte eine Medaille jedoch nur knapp.