Фамилия Катерленко образована по той же модели, что и Иваненко, где суффикс -енко указывал на происхождение по отцу («сын такого-то»). Но если с Иваном всё ясно, то основа «Катерл» заставляет задуматься. Скорее всего, это не прямое имя, а прозвище или искажённая форма.

Наиболее вероятное объяснение: в основе лежит украинское или южнорусское слово «катер» или «катёр» — так в некоторых говорах называли небольшое гребное или парусное судно. Тогда Катерло — человек, имевший отношение к такому судну: владелец, лодочник, перевозчик. Суффикс -л- в прозвищах нередко придавал оттенок деятеля (сравните: «сопело» от «сопеть»). Катерленко, соответственно, «сын Катерла», то есть потомок лодочника или речника.

Есть и вторая версия, менее очевидная. В польском и белорусском языках istnieje слово «kater» (от лат. cathedra) — кафедра, учительская кафедра. В этом случае Катерло могло быть прозвищем учителя, дьячка или человека, связанного с церковным образованием. Однако географически фамилия тяготеет к восточноукраинским и южнорусским областям, где речное судоходство было распространено шире, чем польское влияние, поэтому «лодочная» версия выглядит убедительнее.

Встречаемость фамилии невысокая, что указывает на её локальное происхождение — возможно, из одного села или хутора, где жил род Катерлов. Со временем, при переписях, прозвище закрепилось за потомками в форме Катерленко, и сегодня её носители разбросаны по Украине и югу России.