Будущая актриса появилась на свет в Москве 20 марта 1946 года в тяжёлое послевоенное время. Женя была младшей дочерью в большой многодетной семье и крепким здоровьем не отличалась, зато от природы ей досталось чистое сердце и хрупкая трогательная красота.
Ранние годы Евгении прошли в окружении двух старших сестёр, брата и матери, которая одна воспитывала детей после смерти мужа — отец семейства был машинистом на железной дороге и погиб на работе, устраняя замыкание электросети. Женя с детства любила петь и танцевать, играла на фортепиано, а в свободное время бегала с подружками на спектакли в Малый театр и мечтала однажды тоже выйти на сцену.
После школы она не раздумывая подала документы в Щукинское училище и без труда сдала вступительные экзамены. Красавицу-студентку сразу заметили режиссёры, и уже на втором курсе Филонова исполнила одну из центральных ролей в военной драме Алексея Сахарова «Чистые пруды».
Судьбоносной для Евгении оказалась её вторая и самая яркая киноработа. Режиссёр Павел Кадочников утвердил девушку с настоящей северной красотой на главную роль в экранизации знаменитой пьесы Александра Островского «Снегурочка», тем самым навсегда увековечив актрису в истории, как первую Снегурочку советского кино.
Казалось, после такого успеха карьера начинающей актрисы должна стремительно пойти в гору, однако интересных предложений от режиссёров Филонова почему-то не получала. После «Снегурочки» она снялась лишь в нескольких эпизодах, а в последний раз промелькнула на экране в «Служебном романе», но даже не была указана в титрах. В фильмографии талантливой актрисы осталось всего шесть картин, и лишь одна по-настоящему главная роль. Отдушиной для Евгении был Театр имени Гоголя, на сцене которого актриса играла больше двадцати лет, сотрудничала с грузинскими, литовскими и финскими драматургами, а с гастролями объездила весь Советский Союз.
Подобно кинокарьере, семейную жизнь актрисы нельзя было назвать счастливой. С мужем Евгением Хохловым — будущим актёром театра Сатиры, а затем режиссёром-документалистом на Центральном телевидении — они познакомились в стенах театрального училища и поженились ещё в студенчестве. Вскоре на свет появилась дочь Марина, однако спустя пять лет после радостного события брак распался. Поговаривали, что Хохлов оставил семью ради другой женщины. Это стало для Филоновой тяжёлым ударом. Замуж она больше не вышла.
Евгения Филонова отличалась открытым и добрым характером, искренне любила людей и всегда готова была прийти на помощь. В её доме часто гостили коллеги-актёры со всей страны — она была радушной хозяйкой, способной создать вокруг себя атмосферу тепла и уюта. Евгения никого не бросала в трудной ситуации: когда случилось землетрясение в Армении, собрала все свои скромные пожитки и отправила на помощь пострадавшим.
К сожалению, судьба оказалась беспощадна к этой светлой и бескорыстной женщине. У 41-летней актрисы диагностировали онкологию, и она сгорела буквально за год — 30 декабря, в канун нового 1988 года Евгения Филонова ушла из жизни. Её похоронили на Даниловском кладбище, а на надгробии высекли слова из любимой песни актрисы — «Есть только миг».