Фамилия Катаов встречается нечасто, и её происхождение уходит корнями в языки Кавказа и древнего Ирана. В основе фамилии лежит прозвище Ката, которое, скорее всего, связано с осетинским словом xatoen — «углубление, яма, хижина». Такое же значение имеет и древнеиранское слово kata. Выходит, что прозвище Ката давали человеку, жившему в хижине или в низине, либо переселившемуся оттуда.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность — «сын Каты». Со временем прозвище закрепилось как фамильное имя для потомков того самого Каты.

Интересно, что слово kata в древнеиранском означало не просто яму, а дом-землянку, часто вырытый в склоне холма. Поэтому прозвище могло относиться не к бедности, а к традиционному типу жилища в горных районах. Если предки Катаовых жили в Осетии или Ингушетии, фамилия могла сохранить память о родовом селении, стоявшем в лощине.

В отличие от многих фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иван → Иванов), Катаов — чисто прозвищная фамилия с прозрачной географической привязкой. Среди однокоренных встречаются фамилии Катаев, Каташов, Катанов, но Катаов стоит особняком благодаря редкому сочетанию корня и ауслаута.