Фамилия Каталкина — женская форма фамилии Каталкин, и её происхождение напрямую связано с прозвищем или профессией предка по мужской линии. В основе лежит слово «каталка» — так в разных регионах России называли разные вещи, и это даёт сразу несколько версий, одинаково правдоподобных.

Самая прямая и бытовая версия: «каталкой» в деревнях называли приспособление для катания белья — скалку и рубель. Женщины «катали» бельё, разглаживая его после стирки. Прозвище Каталка мог получить либо тот, кто делал такие скалки, либо человек, чья работа была связана с этим процессом — например, валяльщик. Вторая версия отсылает к ремеслу: «каталка» — это инструмент в кожевенном или валяльном деле, а Каталкиными могли называть мастеров по выделке кож или валянию валенок.

Третья, менее распространённая, но тоже возможная версия — прозвище по характеру. «Каталка» на диалектах могла означать непоседу, того, кто постоянно «катается» — ездит туда-сюда, не сидит на месте. Такое прозвище давали беспокойным, подвижным людям.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ин, который указывает на принадлежность: «чей сын?» — Каталкин, то есть сын Каталки. Географически фамилия встречается в центральных областях России, особенно в Поволжье и на Урале, где были развиты валяльный и кожевенный промыслы. Встречается и вариант Каталкина в женском роде, но в исторических документах чаще фиксировалась именно мужская форма как основа рода.

Словари фамилий (например, работы Б. Унбегауна) относят подобные образования к типично русским «профессиональным» фамилиям, которые не указывали на сословие — Каталкиным мог быть и крестьянин, и ремесленник, и мещанин. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.