Фамилия Касталанова — один из тех случаев, когда за русским окончанием скрывается нерусская основа. Её ядро, «Касталан», восходит к французскому слову «châtelain» (шателен) — владелец замка, комендант крепости или управляющий замковым хозяйством. В средневековой Франции шателен занимал заметное место в феодальной иерархии, но в России XVIII–XIX веков это слово могло стать прозвищем или фамилией, полученной от иностранца, поступившего на русскую службу. Вероятнее всего, основатель рода был выходцем из французских или швейцарских земель, оказавшимся в империи и со временем обрусевшим.

Модель образования типична для русских фамилий на -ов/-ев: к заимствованной основе «Касталан» добавили патронимический суффикс, а затем родовое окончание. Женская форма Касталанова указывает на то, что в семье фамилию носит женщина или что она происходит от мужской формы Касталанов. В русской ономастике такие фамилии нередко возникали у потомков иностранных специалистов, работавших в России: военных инженеров, архитекторов, учителей или придворных служащих.

Интересно, что написание через «а» после «к» — «Касталанов», а не «Косталанов» — говорит о сохранении произносительной нормы языка-источника. Встречается также вариант Кастеланов, но он менее распространён. По данным современных баз, фамилия Касталанов (и её женская форма) крайне редка, сосредоточена в основном в центральных регионах России и на юге, что косвенно подтверждает гипотезу о единичном переселенческом очаге.

С точки зрения социального контекста, предки Касталановых, скорее всего, не были крестьянами — фамилия слишком книжная и нерусская по корню. Скорее, это потомки обрусевших дворян или разночинцев, чей родоначальник привёз с собой французский титул или прозвище, которое в России закрепилось как фамилия. Точных сведений о знаменитых носителях нет, что лишь подчёркивает редкость и уникальность этого родового имени.