Фамилия Катарео — редкая, с нетипичной для русской ономастики структурой. В ней нет привычных суффиксов -ов, -ин или -ский, а окончание -ео указывает на иноязычное происхождение. Скорее всего, перед нами фамилия греческого или итальянского корня, адаптированная к русскому письму.

Наиболее правдоподобная версия связывает основу с греческим «катарео» (καθαρέω) — «очищаю», «делаю чистым». В греческом языке это слово могло стать прозвищем человека, занимавшегося очисткой чего-либо: например, ремесленника, работавшего с металлами (ювелира, чеканщика), или человека, отвечавшего за гигиену в монастыре или городе. В итальянском языке существует схожий глагол «catarre» (диалектная форма «cataro»), означающий «собирать», «находить», что могло относиться к сборщику податей или торговцу.

На русской почве фамилия Катарео могла появиться двумя путями. Первый — через греческих переселенцев, которые оседали в южных регионах Российской империи (Приазовье, Крым, Одесса) в XVIII–XIX веках. Второй — через итальянских мастеров и архитекторов, приезжавших работать в Россию. В любом случае, носители фамилии Катарео — это потомки людей, чья профессия или прозвище были связаны с действием: очисткой, сбором или поиском.

Словообразовательная модель проста: основа «катарео» стала фамилией без изменений, что характерно для фамилий греческого и итальянского происхождения, не прошедших через русскую суффиксацию. В документах XIX века фамилию могли записывать как Катарео, Катареев или Катарио — вариации зависели от грамотности писаря и местного произношения. Сегодня фамилия встречается крайне редко, преимущественно в России и странах бывшего СССР, что говорит о её узком ареале и малой численности рода.