Батько — бізнесмен, мама — вчитель фізкультури. Катерина має сестру, молодшу на два року та брата, молодшого на вісім років.[2]
4 вересня 2010 року Захарченко перемогла на конкурсі Міс Україна 2010.[1][2] Дівчина потрапила до заявки за день до змагання, замінивши Валерію Толмачеву із Севастополя, яка травмувала ногу.[3] 30 жовтня Катерина представляла Україну на конкурсі Міс Світу в Китаї, де не потрапила до першої двадцятки учасниць.[4]
Після конкурсу Жан Клод Ван Дам, який був одним з членів журі, запропонував знятись дівчині у його фільмі. Катерина погодилась і зіграла роль нареченої у фільмі «Assassination Games».[5]
