Фамилия Каташенков образована от прозвища или имени Каташ, которое, в свою очередь, связано с глаголом «катать». В русских говорах «каташ» — это не только тот, кто катает (например, валенки или тесто), но и прозвище подвижного, непоседливого человека, который «катается» по свету. Реже — указание на ремесло: катальщик, валяльщик шерсти или извозчик, занимавшийся перевозкой грузов. Основа Каташ- с суффиксом -енк- (уменьшительно-уничижительная или патронимическая форма) и типичным русским окончанием -ов указывает на происхождение от лица, носившего это прозвище или имя.

Суффикс -енков характерен для фамилий, распространённых на территории бывшего Русского Севера, Поволжья и Сибири, а также среди казачества. Он означает «сын Каташенка», то есть потомок человека по прозвищу Каташ. Такая модель — с мягким -енк- вместо твёрдого -ов- — типична для фамилий, возникших в среде крестьян и мещан, где прозвища часто передавались по наследству с уменьшительным оттенком. В отличие от фамилий с суффиксом -ов (-ев), которые доминируют в центральных и южных регионах, Каташенков — явный маркер северной или восточной ветви.

В ономастике нет единого мнения о том, был ли Каташ каноническим крестильным именем (например, сокращением от Никанор или Капитон) или исключительно мирским прозвищем. Словарь русских фамилий Б. Унбегана относит подобные образования к группе, где основа — отглагольное прозвище, не связанное с церковным календарём. Вероятнее всего, предок Каташенковых получил своё прозвище за характер или занятие, а не за имя в святцах.

Географически фамилия встречается в основном в Смоленской, Брянской областях и на юге России, что подтверждает её связь с диалектным словом «каташ» — в некоторых говорах так называли ещё и ленивого человека, «валяющегося» без дела. Однако основное значение — ремесленное или поведенческое — остаётся основным для этимологии.

По сословному составу Каташенковы — почти поголовно крестьяне или мещане. Дворянских родов с такой фамилией в дореволюционных родословных книгах не зафиксировано, что типично для фамилий на -енков, возникших в низших сословиях.