Фамилия Кастрюля — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, звучит как современный бытовой предмет. Но связь здесь не прямая, и чтобы понять происхождение, нужно смотреть на слово «кастрюля» в исторической перспективе. В русский язык оно пришло из немецкого (Kasserolle) или французского (casserole) не ранее XVIII века, когда такие предметы утвари вошли в обиход. Однако фамилии на Руси активно формировались до этого, поэтому Кастрюля вряд ли изначально означала «поварёшка» или «кухонная утварь».

Скорее всего, корень — диалектный или иноязычный. В южнорусских и украинских говорах «каструля» могло обозначать не только кастрюлю, но и нечто округлое, пузатое — например, бочонок или толстого человека. Прозвище Кастрюля могли дать человеку с заметной фигурой, коренастому, полному. Такие прозвища по внешности — один из самых распространённых типов в русской ономастике, и они редко несут негативный оттенок, скорее описывают заметную черту.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с глаголом «кастрить» (портить, резать) или «кастрат». В этом случае прозвище могло относиться к скотнику, занимавшемуся холощением животных, — ремеслу, которое в деревне было востребовано и давало множество прозвищных фамилий. Однако такая трактовка требует допущения, что исходная форма звучала как «Кастра» или «Каструля», а не «Кастрюля», поэтому она менее убедительна.

Фамилия Кастрюля — безсуффиксальная, то есть прозвище перешло в фамилию без добавления типичных окончаний -ов, -ин, -ский. Такая модель встречается реже и характерна для украинской и белорусской традиции, а также для прозвищ, закрепившихся в устной речи. Встречается фамилия в основном на юге России и Украины, что подтверждает диалектную версию происхождения. Носитель фамилии Кастрюля, скорее всего, потомок человека, которого в округе знали по заметной внешности или, реже, по ремеслу, а не по кухонной утвари.