Фамилия Касталион — редкая в русском контексте и явно не славянская по происхождению. Её основа восходит к латинскому «Castalius» или греческому «Καστάλιος», что отсылает к Кастальскому источнику (Castalia) на горе Парнас в древнегреческой мифологии. Этот родник считался священным, посвящённым Аполлону и музам, а его вода, по поверьям, дарила поэтическое вдохновение. Таким образом, в основе фамилии лежит не прозвище по ремеслу или внешности, а книжное, интеллектуальное имя, которое могло быть связано с поэзией, музыкой или наукой.

Вероятнее всего, фамилия Касталион имеет западноевропейские корни, в частности итальянские или французские. В Италии и Франции форма Castalion или Castalionis встречалась как фамилия гуманистов эпохи Возрождения. Например, известно имя Себастьяна Касталиона (Sebastian Castellio, 1515–1563) — французского теолога и гуманиста, противника Кальвина. Если же говорить о русской среде, то попасть в неё фамилия могла через учёных, преподавателей или деятелей искусства, имевших иностранное происхождение, либо через редкий случай семинарской традиции, когда ученикам духовных училищ давали «благозвучные» фамилии из античной культуры.

Словообразовательная модель здесь проста: основа «Кастали-» (от Castalia) плюс суффикс латинского происхождения «-он» (как в «Цицерон» или «Платон»). В русском языке фамилия не склоняется по падежам как существительное мужского рода на твёрдый согласный (Касталион, Касталиона), но в иностранном контексте могла иметь окончания -ius или -is. Учитывая редкость, носители фамилии в России, скорее всего, принадлежат к потомкам интеллигенции или эмигрантов, а не к крестьянским или купеческим родам.

Однокоренных фамилий в русском языке практически нет, но можно встретить варианты Кастальский, Кастальцев — те же отсылки к тому же источнику. Касталион стоит особняком: это не адаптированная форма, а прямое заимствование, сохранившее книжный, почти античный оттенок.