Ещё во время съёмок фильма «Приходите завтра» у Екатерины начались серьёзные проблемы со здоровьем, из-за чего съёмки были прерваны на год, однако поставить правильный диагноз тогда врачи не смогли. Как позднее выяснилось, перед съёмками фильма Екатерина заразилась бруцеллёзом (выпила парного молока). Из-за несвоевременного лечения болезнь дала осложнение на головной мозг, что привело к развитию у актрисы шизофрении. Полностью выздороветь Савинова так и не смогла; последующие девять лет ежегодно актриса была вынуждена проводить в больнице 2-4 месяца. В периоды ремиссииСавинова гастролировала с мужем по стране; снялась в нескольких эпизодических ролях в кино. Постепенно актриса стала осознавать, что то, к чему она так стремилась - недостижимо, а для её близких, по её убеждению, она стала лишь обузой. В 1970 году актриса уехала из Москвы к своей сестре в Новосибирск.
Зная о неизлечимости своей болезни, 25 апреля 1970 года она бросилась под поезд на узловой станции Новосибирска, как героиня «Анны Карениной», чей монолог она читала на вступительных экзаменах во ВГИК.
Екатерина Савинова была похоронена на Клещихинском кладбище в Новосибирске. В 2006 году состоялась церемония перезахоронения останков актрисы в более престижной части кладбища, также был возведён новый монумент. На церемонию приехали муж Савиновой и её сын со своей супругой....