Фамилия Катальникова образована от прозвища Катальник, и её значение напрямую связано с родом занятий предка. В основе лежит слово «катать», но вот кого именно так называли — вопрос, на который есть два разных ответа в зависимости от региона.

Первая версия отсылает к ремеслу валяльщика. На Руси «катанками» называли валенки, а «катальником» — мастера, который их изготавливал. Прозвище цепко держалось за человека, чья работа была на виду: валяльщик был фигурой заметной в деревне, особенно в холодных губерниях.

Вторая версия уходит корнями на Урал, в горнозаводскую среду. Там «каталой» называли прокатный стан на металлургическом заводе, а «катальником» — рабочего, который на этом стане трудился. Уральские заводы в XVIII–XIX веках дали множество фамилий по профессиям, и Катальников — одна из них. Эта версия выглядит более узкой, но и более конкретной: она привязывает фамилию к конкретному социальному слою — заводским мастеровым.

Суффикс -ов- в окончании указывает на стандартную русскую патронимическую модель: Катальников — буквально «сын Катальника». Фамилия могла закрепиться и в женской форме Катальникова как указание на принадлежность роду. Встречается она преимущественно в центральной России и на Урале, что косвенно подтверждает обе версии происхождения. Спор между «валеночной» и «заводской» гипотезами не разрешён окончательно, но вторая — металлургическая — даёт более точную привязку к истории промышленных династий.