Фамилия Касатьева — женская форма от Касатьев, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель на -ев указывает на происхождение от имени или прозвища, оканчивающегося на мягкий согласный или -й. В данном случае основа — Касать, что сразу отсекает популярные версии с «касанием» или «косой»: здесь не было суффикса -ин, который указывал бы на «Касатин», и не было твёрдого согласного в конце основы.

Самая вероятная версия: фамилия образована от прозвища Касатый. В русских говорах «касатый» — это тот, кто касается, дотрагивается, но в переносном смысле слово могло означать назойливого, прилипчивого человека, а также того, кто имел привычку трогать собеседника при разговоре. В рязанских и тульских говорах «касаться» употреблялось в значении «приставать, докучать». Таким образом, прозвище могло закрепиться за человеком с такой манерой поведения.

Вторая, менее распространённая версия — связь с диалектным словом «касать» в значении «шить, пришивать» (от тюркского «каса» — вид ткани). В этом случае прозвище Касатый мог получить портной или мастер по пошиву. Однако эта гипотеза слабее: в русской ономастике прозвища от глаголов со значением ремесла чаще образовывались через суффиксы -ник, -арь, а не через -ат-.

Фамилия Касатьева — редкая, не частая даже в центральной России. По данным переписей, её носители встречаются преимущественно в Поволжье и на Урале, что может говорить о миграции крестьян в XVIII–XIX веках. В дворянских родословных книгах эта фамилия не зафиксирована, значит, предки, скорее всего, были крестьянами или мещанами, получившими фамилию по прозвищу при переписи населения.