Фамилия Катанугина — женская форма, а её мужской вариант — Катанугин. Это довольно редкая фамилия, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от множества фамилий на -ов/-ев, образованных от церковных имён или названий профессий, основа «Катануг» заставляет задуматься.

Самый вероятный путь — это диалектное или профессиональное прозвище. В русских говорах слово «катанка» означало валенок, а «катать» — один из главных процессов в валяльном производстве. Если предположить, что в основе лежит глагол «катать» и какой-то местный суффикс или искажение («катануг» могло звучать как «катанук» — человек, занятый каткой валенок), то Катанугин — потомок валяльщика, мастера по войлоку. Такие прозвища часто давали по ремеслу: Катаев, Каталов, а Катанугин — один из редких вариантов, закрепившийся в конкретной местности.

Вторая гипотеза, менее надёжная, — связь с тюркскими языками, где корень «кат-» означает «слой», «ряд» или «твёрдый». Но в этом случае фамилия скорее имела бы форму Катанов или Катаев. Форма на -угин (или -угина) указывает на русскую модель образования от прозвища, а не на прямое заимствование. Обычно суффикс -уга/-юга в русских прозвищах придавал оттенок грубоватости или увеличения (ветрюга, зверюга), но здесь он мог слиться с корнем.

Скорее всего, фамилия Катанугин — северорусская или уральская. Именно в регионах, где было развито валяльное производство (Архангельская, Вологодская, Пермская губернии, Урал), могли возникнуть такие «ремесленные» прозвища, не попавшие в общерусские своды. Фамилия очень редкая, поэтому точных исторических записей о ней мало, но её происхождение ясно указывает на человека, чей предок был связан с обработкой шерсти и изготовлением тёплой обуви — катанок.