В детстве Гельцер обучалась в Императорском училище, танцевала под руководством Петипа в Санкт-Петербурге и даже выступала перед Гитлером на Олимпиаде 1936 года. Чтобы поддерживать добросовестность, балерина регулярно упоминала, слегка приукрашивая действительность, что ее отец, танцовщик с большим стажем, написал сценарий «
Ее личная жизнь развивалась в двух направлениях. В 1900 году балерина вышла замуж за человека, долгое время бывшего ее наставником, балетмейстера Василия Тихомирова. Амбициозная, жаждущая величия танцовщица нуждалась в успешном партнере, и влиятельный, надежный, чуткий и по-настоящему преданный Тихомиров прекрасно ей подходил. Однако вскоре она отдала свое сердце Карлу Густаву Маннергейму, генерал-лейтенанту русской армии шведско-финского происхождения. После революции тот стал главнокомандующим в независимой Финляндии, где создал серию оборонительных укреплений, известных как «Линия Маннергейма», чтобы предотвратить советское вторжение. Эти укрепления преградят путь сталинской армии в начале советско-финской войны, зимой 1939–1940 гг. Роман Гельцер и Маннергейма начался уже в 1901 году, через год после свадьбы Екатерины. Он в то время также состоял в браке. Развода не последовало: балерина вовсе не собиралась бросать карьеру ради того, чтобы скитаться с военным по Российской империи. Это была спорадическая страсть, хобби, и Тихомиров закрыл на нее глаза, позволяя Гельцер-танцовщице и Гельцер-женщине сосуществовать в воображаемой гармонии.
Супружескую пару чествовали за их службу Советскому Союзу, а вот Маннергейм стал персоной нон грата в РСФСР, его стали считать скабрезным белым дьяволом. Есть легенда, что мужчина появился в Москве в январе 1924 года, чтобы в последний раз увидеть Екатерину. Тайные любовники обменялись символическими клятвами в московской церкви и сфотографировались, чтобы запечатлеть этот момент. Ночь выдалась морозной, и танцовщица набросила белую шаль на шиншилловую шубку, под которой было бальное платье. Они расстались навсегда в период официального траура по Ленину. Гельцер упала в обморок, когда провожала катафалк, и заработала пневмонию из-за переохлаждения.