Фамилия Катекаева — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Её основа — «Катекай» — не встречается в списках распространённых тюркских или русских имён, что заставляет искать объяснение в диалектах или искажённой записи.

Скорее всего, перед нами фамилия тюркского происхождения, образованная по русской модели с суффиксом -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Корень «Катек» или «Катекай» мог быть прозвищем или личным именем. В тюркских языках есть слово «катек» — в некоторых диалектах так называют закваску, опара для хлеба, либо нечто скисшее, прокисшее. Прозвище Катекай могли дать человеку с кислым выражением лица, либо, наоборот, тому, кто занимался выпечкой или приготовлением квашеных продуктов. Вторая версия — от имени Катик (распространённое у татар и башкир уменьшительное от Катифа, Катир и т.п.) с добавлением уменьшительного аффикса -ай: Катикай. Тогда фамилия означает «потомок Катикая».

Важно учесть, что фамилия заканчивается на -ева, а не на -аева. Это указывает на то, что исходная форма мужской фамилии — Катекаев, а не Катекайев. Ударение, вероятно, падает на третий слог: Катека́ев. Встречается фамилия преимущественно в Поволжье и на Урале, среди татар, башкир и русских, долго живших в смешанных регионах. Если запись была сделана в русских документах, тюркское окончание -ай могло превратиться в -а, а затем к основе добавили русский суффикс: Катекай → Катека → Катекаев. Такое упрощение — типичный случай при адаптации нерусских имён в XIX веке.

Таким образом, предки носителя фамилии Катекаева — скорее всего, тюркоязычные крестьяне или ремесленники (возможно, пекари или скотоводы), получившие фамилию по прозвищу или личному имени, которое впоследствии обрусело. Точных сведений о дворянском происхождении нет — фамилия не встречается в родословных книгах, что указывает на её крестьянские или мещанские корни.