Из дворянской семьи. Получила домашнее образование. Слушательница Высших женских курсов В.И. Герье в Москве по словесно-историческому и естественному отделениям (1892—93). Действительный член, товарищ председателя Смоленской губ. ученой архивной комиссии (1908). Окончила Московский археологический институт по археологическому отделению со званием ученого археолога и золотой медалью (1909—14). Изучала курганные древности Смоленского и Вяземского уездов. В 1916 читала курс «Краеведение» в Московском археологическом институте; почетный член института. С 1918 читала курсы «Краеведение» и «История первобытной культуры» в Педагогическом институте в Смоленске (эвакуированный Варшавский); профессор вновь созданного Смоленского университета. Участвовала в археологических раскопках в Гнездово. В 1921 организовала Смоленское археологическое общество, участвовала в издании ж. «Смоленская новь». В июне 1924 командирована за границу для научной работы. В СССР не вернулась. Жила в Праге (Чехословакия). Член Русского исторического общества (с 1925), Союза русских писателей и журналистов в ЧСР. Член-корреспондент Археологического института им. Н.П. Кондакова. Постоянной работы не имела, зарабатывала переводами и  лекциями. С 1936 жила в Ужгороде.

Похоронена на старинном кладбище Ужгорода – Кальвария. Могила утрачена.

Отец: Николай Степанович, инженер-полковник, Вяземский предводитель дворянства. Мать: Екатерина Ивановна (ур. Астафьева), дочь генерал-майора. 

Библ.: Труды русской, украинской и белорусской эмиграции, изданные в Чехословакии в 1918—1945 гг. Т. 1. Ч. 1. Прага, 1996. С. 318.

Соч.: Полезные ископаемые Смоленской губернии. Смоленск, 1908; Отзвуки Отечественной войны в преданиях и сказаниях Вяземского уезда. Смоленск, 1911; Археологические разведки Вяземского уезда. Смоленск, 1915; Символика народных украс Смоленского края. Смоленск, 1924.

Лит.: Алексеев Л.В. Судьбы археологии и исторического краеведения Белоруссии и Смоленщины в 20—30-ые годы ХХ в. // Советская археология. 1990. № 4. С. 241—252; Алексеев Л.В. Е.Н. Клетнова — один из первых смоленских археологов // Очерки истории русской и советской археологии. М., 1991. С. 121—136; Журавлева Л.С. Екатерина Клетнова. Смоленск, 2001; Хроника. Чехословакия; Сухарев, 2002. С. 229—230; Е.Н. Клетнова: Неизвестные страницы жизни и деятельности: Материалы международной научно-практической конференции (Вязьма, 28—29 мая 2008 г.). Вязьма, 2008; Е.Н. Клетнова и современность: Материалы I Клетновских чтений (Вязьма, 30 марта 2009 г.). Вязьма, 2010.

Некр.: Незабытые могилы. Российское зарубежье: Некрологи 1917—1997: В 6 т. / Сост. В.Н. Чуваков и др. М., 2001. Т. 3. С. 305.