После того как Екатерина Вилкова переехала жить и работать в столицу, на жизненном пути в двадцать один год ей повстречался на съемочной площадке Михаил Шевчук. Мужчина работал тогда режиссером и сценаристом, имел много знакомых в мире театра и кино. Между Вилковой и Шевчуком вспыхнул роман, если так это можно назвать, так как разница в возрасте была ровно в два раза. Именно Михаил продвинул вверх по карьерной лестнице свою любимую женщину. Только вот Шевчук обладал сложным характером, и когда Екатерина поняла, что сможет спокойно обойтись в своей актерской карьере и без этого мужчины, рассталась с ним. Михаил не простил предательства до сих пор, хотя прошло уже очень много лет.
Следующим избранником актрисы стал писатель Дмитрий Липскеров. Молодые люди познакомились на премьере фильма «Тиски» осенью 2007 года. Дмитрий сразу обратил внимание на молодую и красивую Екатерину. Только отношений писатель не планировал заводить, а просто захотел актрису как женщину, но не более того.
После премьеры «звездный» состав отправился отмечать дальше выход фильма на экраны, выбор пал на караоке. Как вспоминает сам Дмитрий, он весь вечер наблюдал за Екатериной. Девушку мало что интересовало вокруг, она была очень голодна и весь вечер с аппетитом ела, а потом решила запеть. Смеялся тогда весь клуб, эстрадным голосом Вилкова явно не обладала. Писатель был поражен искренностью Екатерины и мигом забыл про свои похотливые планы, теперь она стала интересна ему как личность. Между молодыми людьми завязался бурный роман.
Отношения очень быстро переросли в совместное проживание. Поначалу влюбленные стали жить в шикарном загородном доме Дмитрия, но Кате было очень сложно и долго добираться до училища, поэтому Липскеров заботливо снял для возлюбленной квартиру. Мужчина дарил актрисе дорогие подарки, часто водил в рестораны, казалось, что у этой пары все замечательно, но через год отношения распались. Много чего писали и говорили про уход Екатерины от Дмитрия. Одни утверждали, что Вилковой надоело быть дорогой игрушкой для писателя, другие уверяли, что актриса была беременна, но случился выкидыш. Из-за неудачной беременности крепкий союз дал трещину, но так или иначе, молодая женщина прекратила отношения с возрастным писателем.
Писатель был настолько расстроен исходом событий, что решил все свои эмоции и переживания перенести на бумагу, и создал литературное произведение «Мясо снегиря». В этой книге мужчина пренебрежительно рассказывал про Вилкову, называл женщину «лимитчицей» и «актриской второго плана». Отдельную роль в этой книге Дмитрий отвел и интимной жизни с Екатериной. Когда рассказ вышел в свет, актриса была в не себя от ярости, она не могла понять, за что с ней так обошлись.
После того как эта история стала общедоступной, Дмитрия и Екатерину звали на различные телепередачи. У них брали интервью. Если Вилкова очень холодно и сдержанно отвечала на провокационные вопросы, то писатель, напротив, рассказывал историю их личной жизни в красках. Липскеров утверждал, что инициатором их расставания был только он, а Екатерина, умоляла его не делать поспешных выводов, но писатель остался при своем мнении.
Весной 2011 года актриса отправилась под венец с известным и востребованным актером Ильей Любимовым. Их семейному союзу уже тринадцать лет, в семье подрастают двое детей. Мальчик и девочка. Как утверждает сама актриса, ей очень повезло в жизни встретить Илью, она его очень любит и ценит, а он, в свою очередь, платит ей тем же.
Вилкова продолжает сниматься в кино, как и раньше, за ее плечами уже более девяноста ролей.