Фамилия Катериночкин — редкий пример русской фамилии, образованной от полного женского имени через цепочку уменьшительных суффиксов. В основе лежит имя Катерина (народная форма канонического Екатерина), а суффиксальный ряд -ин-очк-ин указывает на последовательное уменьшение: Катерина → Катеринка → Катериночка. Финальный суффикс -ин (а не -ов) — ключевая деталь: он означает «чей?», то есть «сын Катериночки». Такой способ словообразования характерен для фамилий, возникших в крестьянской среде на севере и северо-востоке России (Архангельская, Вологодская, Вятская губернии), где фамилии на -ин встречаются чаще, чем на -ов.

Обычно фамилии от женских имён давали, когда мать играла в семье главную роль — например, после смерти отца, при внебрачном рождении или если жена была вдовой и вела хозяйство. В случае Катериночкина прозвище Катериночка могло закрепиться за ребёнком, которого воспитывала одна мать, или за мужчиной, жившим в доме тёщи. В некоторых говорах уменьшительная форма с суффиксом -очк- имела ироничный оттенок: так могли называть изнеженного, «маменькиного» сынка.

С точки зрения морфологии фамилия стоит особняком. В русских фамилиях тройной уменьшительный суффикс — редкость: обычно цепочка обрывается на -ин или -ов (Катеринин, Катеринкин). Катериночкин — свидетельство того, что прозвище бытовало в живой речи несколько поколений, прежде чем закрепиться как фамилия. В письменных источниках фамилия не частотна; по данным переписей XIX века, её носители фиксировались в основном в Вятской губернии, в среде государственных крестьян.

Искать однокоренные фамилии стоит в ряду Катеринин, Катеринкин, Катеринчев — все они восходят к тому же имени, но с разными суффиксами. Катериночкин отличается от них именно длиной и ласкательным оттенком, что делает фамилию не столько родовым знаком, сколько застывшим прозвищем из крестьянского быта.