Фамилия Кастуганов — редкая и морфологически прозрачная, но с неочевидной основой. Она образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — Кастуганов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Кастуган. Суффикс -ан- в основе — типичный для русских прозвищ, часто с оттенком просторечия или увеличительности (ср. горлан, толстян). Вопрос в том, что такое «Кастуган».

Здесь возможны две основные версии. Первая — от тюркского имени Кастуган, которое могло быть образовано от корня «каст» (вражда, злоба) или «кас» (человек, лицо) с аффиксом -туган (рождённый). В татарском и башкирском языках распространены имена с компонентом «туган» (родной, рождённый), а «кас» может означать «соболь» или «человек» в зависимости от диалекта. Тогда Кастуган — «рождённый для борьбы» или «соболиный род». Вторая версия — от русского глагола «кастить» (пачкать, портить) с суффиксом -уган, который встречается в северных говорах для образования прозвищ (например, «колтуган» — драчун, от «колотить»). В этом случае Кастуган — человек с неопрятным характером или неряшливый.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону и Западной Сибири, где исторически смешивались русское и тюркское население. Встречается в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане. В документах XVIII–XIX веков носители фамилии часто числились среди государственных крестьян и казаков, что подтверждает бытовое, недворянское происхождение.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Кастуганов, Кастугин, Кастушев — показывает, что основа «каст» не уникальна, но редка. Словарь Б. Унбегауна не фиксирует фамилию, что указывает на её локальный характер: она не попала в общерусские списки, а значит, её носители долго жили компактно в одном уезде. Версия с тюркским корнем выглядит убедительнее из-за ареала бытования и типичности компонента «туган» в татарских именах (ср. Айтуганов, Янтуганов). Русское «кастить» дало бы скорее фамилию Кастин или Кастанов, а не с таким сложным суффиксом. Таким образом, предки Кастугановых, вероятно, были крещёными татарами или башкирами, получившими фамилию по имени родоначальника Кастугана.