Фамилия Катачина — редкий пример, где женская форма закрепилась в качестве основной и родовой. Обычно фамилии на -ин образуются от мужских прозвищ или имен, оканчивающихся на -а/-я: Катача — Катачин — Катачина. Но в данном случае носители могли сохранить форму родительного падежа: «чей?» — Катачина, то есть «из рода Катачи». Такая модель встречается в южнорусских и украинских говорах, где фамилии иногда оканчиваются на -а даже у мужчин (например, Скрипка, Шевченко), а суффикс -ин притягивал женское окончание.

Основа «Катач-» восходит к глаголу «катать», «кататься». Прозвище Катача могли дать человеку, занятому перевозкой грузов: катал товары на телеге или санях. В северных и центральных губерниях катачами называли также валяльщиков валенок (катали шерсть) или тех, кто катал белье при стирке. В некоторых говорах «катача» — это тот, кто любит кататься на лошадях или с горки, то есть подвижный, веселый человек. Менее вероятно, но возможно, что прозвище связано с диалектным «катач» — крупный жук-навозник (из-за манеры катать шарики), но для фамилии такое объяснение слишком натянуто.

Географически фамилия Катачина встречается в основном в южных регионах России — в Воронежской, Ростовской областях, а также на Кубани. Встречаются единичные носители на Украине. Это указывает на то, что фамилия сложилась в среде крестьян и казаков, где прозвища по ремеслу или поведению были обычным делом. В дореволюционных метрических книгах Катачины чаще всего записаны как государственные крестьяне или однодворцы.

В отличие от фамилий Катаев или Катаевский, где корень «кат-» может означать «палач» (от тюркского «каты»), у Катачины связь с тюркскими языками маловероятна. Чисто славянский суффикс -ач- (как в «ткач», «толкач») и русская модель прозвища не оставляют сомнений: перед нами фамилия, образованная от бытового занятия предка.