Nació en la ciudad de Matanzas, en la que vio transcurrir sus primeros años infantiles.
Cuando todavía era niña, su familia se radicó en la capital cubana, donde comenzó los estudios de piano en la Academia del Centro Asturiano con Antonio Planas, y luego los perfeccionó bajo la supervisión de Madame Calderón, egresada del Conservatorio de París.
En 1897, con 15 años de edad, compuso su primera obra: la habanera Luisa, que publicó la editorial de Anselmo López y se difundió ampliamente en Cuba y España. Por esa época inició en el aprendizaje musical y pianístico a su hermano menor, Ernesto, que posteriormente le dedicaría algunas de sus creaciones, entre ellas, Danza negra.
Muy joven aún contrajo matrimonio con el doctor de origen franco-holandés Juan Bautista Brouwer Etchecopar, que llegó a Cuba a finales del siglo XIX y ejerció como profesor en la Escuela de Medicina Veterinaria de la Universidad de La Habana en la primera mitad de la pasada centuria. Tuvieron cuatro hijos: Elisa, Julieta, Ángel y Juan, padre del guitarrista y compositor Leo Brouwer.
La crianza de ellos, la obligó al abandono de su labor musical durante largo tiempo. Su piano quedó al servicio de Ernesto Lecuona, a cuyos estudios e inicial carrera de concertista apoyaron ella y su cónyuge.
Una vez que se encaminaron sus descendientes, al lado de su hermano ─ ubicado entonces en la cumbre de la popularidad como pianista y compositor ─ en 1928, Ernestina Lecuona retomó sus faenas de autora, instrumentista o acompañante de prestigiosos cantantes líricos nacionales y extranjeros en radioemisoras y teatros. Ese año dio a conocer el bolero Anhelo besarte, al que siguió, casi de inmediato, una criolla estrenada en La Habana por el tenor italiano Leo Micheluzzi: ¿Me odias?, contestación al Te odio, del escritor y compositor cubano Félix B. Caignet.
A partir de ese hecho, crecería la lista de sus valses, criollas, boleros, canciones, congas, danzas y guajiras que, en diversos casos, trascenderían en Hispanoamérica y Estados Unidos.
Aparte de las citadas partituras, entre otras de gran repercusión figuraron Jardín azul, Ahora que eres mía, Cierra, cierra los ojos, Cuando duermes, Junto al río, Ya que te vas, Te has cansado de mi amor, Dame otro beso, Sólo a ti te quiero, Bésame con ternura, Tú serás en mis noches, ¿Por qué no me quieres?, No lo dudes
Independientemente de textos suyos, empleó en sus piezas versos de los cubanos Gustavo Sánchez Galarraga, Mary Morandeyra, Esther Costales, Celia Pérez Belinchón, Rosa A. Cohalla, Luis Ángel de la Cruz Muñoz, Arturo Alfonso Roselló, Ernesto Montaner y de los argentinos Raquel Abrisqueta y Juan Clauso.
Varias de sus páginas musicales tuvieron notables intérpretes en las voces de Esther Borja, Juan Arvizu, Pedro Vargas, Tito Guízar, Pilar Arcos, Margarita Cueto, Rita Montaner, Adolfo Utrera, Miguel de Grandy, Hortensia Coalla, Maruja González, Tomasita Núñez, Fernando Albuerne, Daniel Arroyo, Mercedes Simone, Tito Coral
Ernestina acompañó a su hermano en giras a México, Argentina, Perú, Chile, Uruguay, Puerto Rico y Estados Unidos, en las que, en reiteradas oportunidades, tocaron a cuatro manos en estaciones de radio y coliseos.
Entre otros ejemplos, cabe destacar su actuación en el concierto de música cubana organizado en 1948 por Ernesto Lecuona en el Carnegie Hall.
Entre el 11 y el 17 de diciembre de 1936 presentó varias de sus composiciones en el teatro Cervantes, de Nueva York, con la colaboración de la soprano mexicana Margarita Cueto, y en ese período acompañó al piano su canción Cierra, cierra los ojos a Tito Guíza, tenor de la citada nacionalidad, en la radioemisora NBC.
Participó al lado del maestro Lecuona en numerosos conciertos de música típica patrocinados por él en Cuba, en los cuales Ernestina Lecuona estrenó una buena parte de sus creaciones.
El 7 de febrero de 1937 ella organizó un recital de ese tipo ─ en el teatro Alkazar ─ para el que fundó y dirigió desde el piano su Orquesta Femenina de Conciertos, integrada por doce profesoras. Según declaró cinco años más tarde a la revista Carteles, ese colectivo no pudo establecerse con carácter permanente a causa de «[ ] la pobreza del medio artístico de aquella época».
Integró la SADAIC, Sociedad Argentina de Autores y Compositores, y en 1942 la proclamaron «Hija Eminente de Matanzas».
En 1957 ─ seis años después del fallecimiento de Ernestina Lecuona ─ Esther Borja, su mejor intérprete, grabó para la firma Kubaney un disco de larga duración en el que se incluyeron diez títulos de la compositora, dos de ellos instrumentales, acompañados por la Orquesta de Cuerdas del maestro Humberto Suárez, quien hizo los arreglos musicales.
La muerte de Ernestina, acaecida exactamente en la fecha del 3 de septiembre de 1951, provocó una de las etapas más tristes en la vida de Ernesto Lecuona. Animada por una especie de amor maternal, Ernestina siempre antepuso a sus méritos profesionales, a la gloria personal, el disfrute de los éxitos del hermano más pequeño. Ella fue su incomparable guía y confidente, la que le disipaba los desalientos derivados de un fracaso artístico o sentimental, la que en tantas ocasiones supo orientarle los caminos más propicios, la que permaneció a su lado en momentos de enfermedad, cuando se distanciaban algunos amigos de los días de triunfo.
A pocos días de su sepelio, se afirmó en una crónica publicada en Carteles:
"Con Ernestina Lecuona se va no sólo la artista, sino cincuenta años de vida cubana, de ambiente musical, desde una Habana todavía romántica, que en el silencio de los atardeceres aprendía su lección de música igual que en los versos del poeta [
]; una Habana de las tapias floridas y flamboyanes que enrojecían el cielo del crepúsculo, y que en la calma nocturna se congregaba en torno al piano familiar para oír la canción con azules relumbres de cocuyo y cadencias siboneyes.
Y así, al cerrarse el ataúd de Ernestina Lecuona, fue como esa tapa negra del piano que cae sobre el teclado cuando ha terminado la melodía.