Фамилия Касаточкина — яркий пример «говорящей» русской фамилии, корни которой уходят в народную речь и бытовые прозвища. В её основе лежит слово «касатка» или «касаточка». В русских говорах у этого слова несколько значений: ласковое обращение к женщине (как «голубушка» или «ласточка»), название деревенской ласточки (касатки) или, реже, уменьшительное от «коса» (инструмент). Скорее всего, фамилия образована от прозвища, данного человеку с ласковым, приветливым нравом — такого и впрямь могли называть «касаточкой».

Словообразовательная модель здесь прозрачна: основа «касаточк-» плюс суффикс притяжательности -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — «Касаточкин», то есть сын или потомок Касаточки. Женская форма Касаточкина — это стандартное склонение по роду, закрепившееся в документах. Фамилия относится к типичным «матронимическим» (образованным от женского прозвища или имени) — впрочем, в данном случае исходное слово могло быть и мужским прозвищем, если так называли ласкового или проворного мужчину.

Географически фамилия встречается нечасто и преимущественно в центральных и северных областях России, где диалектное слово «касатка» в значении «ласточка» было широко распространено. В ономастике известно, что прозвища от названий птиц давали людям за сходство в поведении или внешности: быстрый, неуловимый, как ласточка, или, наоборот, домашний и «гнездящийся» рядом с домом.

В отличие от фамилий Касаткин (от «касатка» в значении «ласточка» или «косатка»-кит), форма с суффиксом -очк- указывает на уменьшительно-ласкательный оттенок. Это редкий случай, когда прозвище не просто описывало человека, но и несло в себе эмоциональную оценку — скорее всего, добрую. Таким образом, предок носительницы фамилии Касаточкина, по всей видимости, был человеком, которого в деревне ласково называли Касаточкой, и это прозвище закрепилось за его родом.