Η Κατερίνα Βασιλάκου γεννήθηκε το 1941 στην Αιδηψό. Σπούδασε στη Σχολή του Εθνικού Θεάτρου.
Το 1963 πρωτοεμφανίζεται στο ΚΘΒΕ, όπου παραμένει μέχρι το 1966 παίζοντας σημαντικούς και πρωταγωνιστικούς ρόλους – ως ενζενί – στα έργα: «Αρχοντοχωριάτης», «Νησί της Αφροδίτης», «Οθέλλος», «Τρισεύγενη», «Δωδέκατη Νύχτα», «Γλάρος», «Το παιχνίδι της τρέλας και της φρονιμάδας», «Επιθεωρητής». Το 1965 – ’66 παίζει στην «Ελληνική Σκηνή» της Αννας Συνοδινού στο «Ερωτικά παιχνίδια».
Ακολουθούν συνεργασίες της με τους θιάσους της Κατερίνας Ανδρεάδη, του Νίκου Κούρκουλου, των Τζένης Καρέζη – Κώστα Καζάκου κ.ά.
Στις αρχές της δεκαετίας του ’70, παντρεύεται τον ηθοποιό Θανάση Μυλωνά, με τον οποίο απέκτησε μία κόρη.
Η Κατερίνα Βασιλάκου και ο Θανάσης Μυλωνάς συναντήθηκαν για πρώτη φορά τον χειμώνα 1966-1967 στο θέατρο «Μπουρνέλλη» στο θίασο της κας Κατερίνα [Ανδρεάδη] στην κωμωδία των Μος Χάρτ – Τζ. Κάουφμαν «Δεν θα τα πάρεις μαζί σου».
Τρία χρόνια μετά, τον Νοέμβριο του 1970 θα ενώσουν την ζωή τους στον Αγιο Γεώργιο της Κυψέλης και τέσσερα χρόνια μετά θα αποκτήσουν την Ελένη τους.
Από το 1969 έως το 1972 η Κατερίνα Βασιλάκου και ο Θανάσης Μυλωνάς θέλοντας να ορίζουν την τύχη τους, κάνουν τον πρώτο δικό τους θίασο και παρουσιάζουν στην Θεσσαλονίκη και σε περιοδεία τα έργα: «Το ημερολόγιο της Αννας Φράνκ» των Γκούντριχ – Χάκετ, «Ξυπόλητη στο πάρκο» του Νηλ Σάιμον, «Το πρώτο χάδι» του Τεν.Ουίλλιαμς, «Γεύση από μέλι» της Σίλα Ντελάνυ που παρουσιάζουν και στην Αθήνα στο θέατρο «Χατζηχρήστου». Αν και η Κατερίνα τότε ήταν ήδη γνωστή και ιδιαίτερα αγαπητή από τις πρώτες κιόλας ταινίες της – κυρίως στο πλευρό του Νίκου Ξανθόπουλου – δεν πήγε στην επαρχία να εξαργυρώσει την δόξα του σινεμά με «εύκολα» εργάκια, όπως θα έκαναν σήμερα κάποια… «αστεράκια» της τηλεόρασης.
«Αποτέλεσμα; Παταγώδης αποτυχία», έλεγε η Κατερίνα σε κάποια συνέντευξη της,… «Τι φταίει ο κόσμος; Εμείς τον μάθαμε να θέλει να βλέπει άλλα πράγματα. Ερχονταν να με δούνε όπως με ήξεραν στο «Μάνα γιατί με γέννησες» ή σε κάτι τέτοιο τέλος πάντων και φυσικά δεν με αναγνώριζαν !!…»
Από το 1975 έως το 1982 η Κατερίνα Βασιλάκου και ο Θανάσης Μυλωνάς συγκροτούν τον δεύτερο θίασο τους και παρουσιάζουν στα θέατρα «Αλάμπρα» και «Ορβο» τα έργα: «Μαίρη Ρόζ» του Τζέιμς Μπάρυ, «Η Δωδεκάτη νύχτα του κου Σαίξπηρ» σε διασκευή Γιώργου Σκούρτη, «Οι εχθροί» του Γκόρκυ, «Ανθρώπινες σχέσεις» του Αντριου Ντέιβις. Μεγάλη επιτυχία τους «Οι Μικροαστοί» του Γκόρκυ που παίχτηκε για δύο σαιζόν [1976-1979] στην «Αλάμπρα» γεγονός σπάνιο γιά την εποχή. Στο θέατρο «Λουζιτάνια» και σε περιοδεία παρουσίασαν τους «Θεατές» του Μάριου Ποντίκα. Τελευταία κοινή θεατρική εμφάνιση τους ο «Ματωμένος γάμος» του Λόρκα στο θέατρο «Λυκαβηττού» το 1982.
Προς το τέλος του 1987 αρρώστησε ο Θανάσης και η Κατερίνα έμεινε μακριά από το θέατρο και κοντά του για δύο χρόνια. Ο Θανάσης νικημένος από τον καρκίνο έφυγε στις 4 Ιανουαρίου του 1989 σε ηλικία 51 χρόνων αφήνοντας πίσω την Κατερίνα και την 14χρονη κόρη τους Ελένη…
«Ζω για το θέατρο!» θα πει η Κατερίνα σε συνέντευξη της στην «Μεσημβρινή» το 1990 και θα γυρίσει στο θέατρο. Αυτή την φορά όμως είναι μόνη της και πολλά.. «αγκάθια» θα βρεθούν στο δρόμο της.. Πρώτη φορά μόνη στο χώρο του θεάτρου που σιγά-σιγά είχε αρχίσει να αλλάζει…Που τα «θηρία» άρχισαν να κυριαρχούν…
Μετά τον, επίσης, πρόωρο θάνατο του άνδρα της, με δικούς της θιάσους ανέβασε αρκετά έργα. .
Στο ενεργητικό της είχε και ταινίες: «Της μιας δραχμής τα γιασεμιά», «Τα σκαλοπάτια της ζωής», «Η Ελληνίδα και ο έρωτας», «Οι ζεστές μέρες του Αυγούστου» του Παντελή Βούλγαρη κ.ά.
Απεβίωσε στις 4 Ιουλίου του 2001 σε ηλικία 60 ετών.
