Певица, композитор, актриса, телеведущая. Родилась в Ереване. Окончила эстрадно-джазовое отделение музыкального училища имени Гнесиных (класс Анны Рудневой). С 1993 по 1995 год работала бэк-вокалисткой у Николая Носкова. В разные годы писала бэк-вокал на студиях для Ольги Кормухиной, Сосо Павлиашвили и других исполнителей. 

В 1998 году совместно с Арменом Мерабовым создала джазовый проект Miraif. В 2000 году на лейбле «Богема Мьюзик» вышел первый альбом ансамбля — The bridge. В 2004 году получила предложение исполнить роль Killer Queen в мюзикле We Will Rock You Брайана Мэйя и Роджера Тейлора. В 2016 году сольный концерт Мариам Мерабовой «Сто часов счастья» с аншлагом прошёл в Светлановском зале Московского международного Дома музыки. 

Участница шоу «Голос», «Три аккорда» и проекта «Две звезды. Отцы и дети». Озвучила бабушку Моаны, Талу, в полнометражном мультфильме Walt Disney Animation Studios «Моана» (англ. Moana) и исполнила песни «Дом родной» и «Я — Моана».

Сотрудничала с зарубежными джазовыми музыкантами — Ричи Коулом, Саскией Лару, Филом Пери, Эриком Мариенталем, Ричи Коулом, Кевином Мэхогани, а также мэтрами российского джаза — Игорем Брилем, Алексеем Козловым, Сергеем Манукяном, Давидом Голощёкиным, Игорем Бутманом и многими другими.

Джазовая певица, одна из лучших исполнительниц латиноамериканской музыки на российской сцене. Обладает низким матовым тембром голоса, великолепной вокальной техникой, лирическим даром, мощной энергетикой и драматическим талантом. В юные годы жила с семьёй на Кубе, в Гаване, где и сформировались её музыкальные предпочтения и внутренняя ритмическая свобода.

Свой творческий путь начала в Кишинёве и Ялте. Лауреат фестиваля «Славянский базар», неоднократная участница таких фестивалей, как «Усадьба Джаз», XII Международный фестиваль импровизационной музыки «JAZZ в Кремле» (Казань), фестиваль имени Ирины Архиповой «Музыкальные вечера на Селигере», Jazz Birds, «#СтранаПой», «Jazz в усадьбе Сандецкого», Jazz Voices и др.

Джазовой публике Катерина Балыкбаева хорошо известна по проекту знаменитого гитариста, педагога и композитора Александра Виницкого «Прекрасная любовь». Также певица сотрудничала с пианистом и композитором Сергеем Чипенко и его коллективом «Транс Атлантик», перкуссионным оркестром Sambateria Артура Газарова, является участницей совместного проекта «Три курочки» с Мариам Мерабовой и Этери Бериашвили и многими другими.

Катерина – участница телешоу «Голос-5» в составе команды Леонида Агутина, участница программы «Романтика романса» телеканала «Россия-Культура», член жюри музыкальных и джазовых конкурсов и фестивалей, постоянный резидент авторского проекта Анжелики Алфёровой-Арутюнян Jazz Port.