Фамилия Катаринова — женская форма от Катаринов, и её основа не оставляет сомнений: перед нами фамилия, образованная от женского имени Катарина. Это русская адаптация имени Екатерина, которая пришла в славянские языки через греческое Айкатерине. В народной среде имя Катерина было распространено не меньше, чем церковное Екатерина, а форма Катарина встречалась в южнорусских и украинских говорах под влиянием польского и немецкого произношения.

Суффикс -ов- указывает на типичную модель русских фамилий, означавшую принадлежность: Катаринов — сын или потомок Катарины. Но здесь есть одна особенность. Обычно фамилии на -ов образуют от мужских имён или прозвищ (Иванов, Петров), а от женских — гораздо реже. Это значит, что предок носителя фамилии мог быть внебрачным сыном женщины по имени Катарина, либо сама Катарина была главой семьи вдовой или незамужней матерью, что в крестьянском быту случалось. В документах XVII–XVIII веков такие случаи фиксировали, когда фамилию давали по матери, если отец был неизвестен или умер рано.

Вторая, менее вероятная версия — прозвищное происхождение. В некоторых говорах «катарина» могло означать «катальщица», «та, кто катает» (например, бельё или тесто), но это лишь догадка, не подтверждённая словарями. Правдоподобнее всё же именная основа.

Фамилия редкая, не входит в число массовых русских фамилий. Встречается в основном на юге России и в Поволжье, где имя Катарина было более употребительным, чем в северных областях. В справочнике Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования от женских имён упоминаются как малочисленная, но характерная группа, отражающая социальные реалии старой Руси.