Фамилия Катарева — это женская форма, а мужская, Катарев, образована по одной из самых распространённых моделей: от прозвища или имени, оканчивающегося на твёрдый согласный, с помощью суффикса -ев (вариант -ов после шипящих и ц). Суффикс указывает на принадлежность: «сын Катаря» или «из рода Катаря».

Основа фамилии — слово «катарь». В русских говорах катарем называли человека, который много и беспорядочно ездит, мотается по свету, бродягу или непоседу. Глагол «катать» в переносном смысле означал «скитаться, шататься без дела». Вероятно, прозвище Катарь давали человеку непоседливому, часто менявшему место жительства или работы. В некоторых диалектах «катарь» могло быть ироничным обозначением кучера или ямщика — того, кто постоянно в дороге.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским корнем «катар» (ряд, вереница) или с арабским «катар» (капля). Однако для русской фамилии основное объяснение лежит в глагольной основе «катать» и её производных значениях. В старинных документах встречаются однокоренные фамилии Катаров, Катарин, Катаев — все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксальными вариантами.

Фамилия Катарева относительно редкая. Её география тяготеет к центральным и южнорусским областям, а также к Поволжью, где диалектное слово «катарь» было в ходу. В XIX веке носители фамилии встречались среди крестьян и мещан — людей, чей образ жизни или род занятий дал повод для такого прозвища. Сегодня фамилия сохраняется, хотя и не стала массовой, что делает её интересным примером «говорящей» фамилии, прямо указывающей на характер или занятие предка.