Фамилия Катанаев образована от прозвища Катанай. Оно восходит к топониму Катанай — село в Пришимском районе Северо-Казахстанской области Казахстана. Сам топоним происходит от тюркского «kati» - «твердая земля». Согласно другой гипотезе, основой для прозвища послужило еврейское слово «катан» - «маленький». В таком случае прозвище отражало особенности внешности предка (невысокий рост, худоба, миниатюрность). Не исключено, что прозвище Катанай связано с украинским прилагательным «катаний» - «обкатанный», «подвергшийся катанию». В этом случае прозвище относится к «профессиональным» именованиям, содержащим указание на деятельность человека. Однако прием катания применялся во многих ремеслах, поэтому достоверно сказать, чем именно занимался основатель рода Катанаевых сейчас сложно.