Фамилия Каталунов — одна из тех, что ставят в тупик любого, кто привык выводить значение из прозвищ или профессий. Потому что основа здесь не русская, а географическая. С высокой вероятностью, в основе лежит топоним Каталония — историческая область на северо-востоке Испании. Носитель фамилии мог получить прозвище «Каталун» (или «Каталон») в двух случаях: либо он побывал в тех краях (торговец, солдат, паломник), либо его внешность или поведение напомнили окружающим представителей этого народа. В России и соседних землях прозвища по названиям народов и стран встречались регулярно: от «Немчина» до «Турка», так что «Каталун» не исключение.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования фамилий от прозвищ, оканчивающихся на согласный. То есть сначала было прозвище Каталун, а затем его потомки стали Каталуновыми. Если бы фамилия образовалась от имени Каталон, то суффикс был бы -ин, но здесь именно -ов, что подтверждает прозвищное происхождение от слова мужского рода второго склонения.

В ономастической литературе эта фамилия почти не упоминается — она редкая. Встречается в основном в южнорусских и украинских регионах, что косвенно подтверждает версию о контактах с западноевропейцами через черноморские порты или через Польшу. В некоторых говорах слово «каталун» могло означать не жителя Каталонии, а бродягу или чужеземца вообще, но это уже вторичное, народное переосмысление.

Есть и альтернативная, менее убедительная версия: от греческого имени Каталун или от тюркского слова «каталан» (скиталец). Однако географическая привязка к Каталонии выглядит логичнее, особенно если учесть, что в XVIII–XIX веках в России служило немало иностранных специалистов, в том числе из Испании. Сведений о дворянских родах Каталуновых в гербовниках нет — фамилия почти наверняка крестьянская или мещанская, закрепившаяся за одной семьёй без ответвлений.