Η Κατερίνα Βασιλάκου γεννήθηκε στην Αιδηψό το 1941.
Διέγραψε μια μεγάλη καριέρα στον ελληνικό κινηματογράφο και υπήρξε παρτερνέρ του Νίκου Ξανθόπουλου σε πολλές ταινίες.
Ήταν σύζυγος του επίσης ηθοποιού Θανάση Μυλωνά που πέθανε το 1989. Απέκτησαν μία κόρη, την Ελένη Μυλωνά. Έπαιξε σε 51 ταινίες του κινηματογράφου, με σημαντική ερμηνεία της στην ταινία Της μιας δραχμής τα γιασεμιά.
Πέθανε από έναν σπάνιο μύκητα στον εγκέφαλο και κηδεύθηκε στο Α’ Νεκροταφείο Αθηνών το 2001 σε ηλικία 60 χρονών. Το όνομά της δόθηκε σε θέατρο στην περιοχή του Κεραμεικού.
Στη σελίδα του «Σπιτιού του Ηθοποιού» έγραψαν: «Σαν σήμερα πριν από 22 χρόνια η πρωταγωνίστρια του θεάτρου Κατερίνα Βασιλάκου, νοσηλεύεται σε νοσοκομείο λόγω ενός μικροβίου, όπως είπαν… Λίγες ημέρες μετά, στις 4 Ιουλίου του 2001 «φεύγει» ξαφνικά στα εξήντα της χρόνια. Έναν χρόνο πριν είχε καταφέρει, μετά από πολλούς κόπους και θυσίες να εγκαινιάσει το καινούργιο θέατρο της στον Κεραμεικό. Το θέατρο “Κατερίνα Βασιλάκου”».