Петелина Екатерина Владимировна родилась в 1973 году в Нижнем Новгороде.

В 1996 году с отличием окончила Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского.

С 1993 по 2000 год занимала должность эксперта отдела внешних связей и рекламы, эксперта отдела маркетинга, эксперта отдела продвижения банковских продуктов АО «НБД-Банк».

С 2000 по 2003 год работала в учебном центре «Практика» менеджером. Была одним из создателей первой частной школы для региональных ТВ-компаний.

В 2000 году выиграла стипендию на получение МВА в США. Ради того, чтобы получить бизнес-образование в Америке, не расставаясь с детьми и мужем на время обучения в Атланте (2002—2003 годы), Петелина продала единственную квартиру в Нижнем Новгороде. В 2003 году она с отличием завершила обучение в университете Emory и получила степень МВА.

В 2002—2003 годах являлась экспертом управления стратегии и маркетинга компании John H. Harland Company, Atlanta, GA, USA.

В 2003—2006 годах работала консультантом московского представительства компании «МакКинзи и Компания, Инк. ФСЮ». Занималась проектом разработки стратегии запуска розничного бизнеса и создания специализированного розничного банка в рамках группы ВТБ.

В 2006 году Петелина перешла в Банк ВТБ, где возглавила направление стратегии и корпоративного развития. Занимала должности вице-президента, начальника управления корпоративного развития и стратегии, старшего вице-президента, начальника управления корпоративного развития и стратегии, старшего вице-президента, руководителя департамента стратегии и корпоративного развития.

В 2010 году стала членом правления Банка ВТБ. В ее обязанности входили разработка и реализация стратегии головного банка и дочерних компаний во всех направлениях бизнеса и регионах присутствия. Кроме того, Петелина занималась построением системы управления группой ВТБ, руководила приоритетными кросс-функциональными проектами банка и группы ВТБ.

С мая 2012 года Петелина работает в ВТБ 24. С 5 июля 2012 года — заместитель президента — председателя правления банка, директор департамента розничного бизнеса.

С октября 2013 года — заместитель президента — председателя правления ВТБ 24.

Мама Екатерины Петелиной была самым популярным журналистом в Нижнем Новгороде, работала для программы «Вести», интервьюировала Билла Клинтона, Бориса Ельцина, Ясира Арафата, королеву Нидерландов Беатрикс.

Петелина замужем, есть две дочери.

Член наблюдательного совета ВТБ 24 (ЗАО), ВТБ (ПАО), член совета директоров ООО СК «ВТБ Страхование», ОАО «Банк Москвы», ОАО «Столичная страховая группа», ОАО «Страховая группа МСК», ООО «Программа Коллекция».