Фамилия Катерлинг — редкий пример того, как немецкая основа «переехала» в Россию вместе с носителем и закрепилась в русском быту. Её ядро — немецкое слово Kater (кот) или фамилия Kater, а суффикс -линг (-ling) в немецкой ономастике указывает на принадлежность, происхождение или уменьшительность: буквально «котёнок» или «потомок Катера». В немецком языке -ling — такой же продуктивный суффикс, как русский -ов или -ин, только с оттенком родства или прозвища.

В Россию фамилия попала, скорее всего, с волной переселения немцев в XVIII–XIX веках, особенно при Екатерине II, когда колонистов приглашали осваивать Поволжье и южные губернии. Катерлинг — типичная фамилия российских немцев, которые сохраняли немецкое написание и произношение, но со временем обрусевали. В метрических книгах лютеранских приходов Самарской и Саратовской губерний встречаются Катерлинги — крестьяне, ремесленники, иногда пасторы.

Есть и менее очевидная версия: фамилия могла возникнуть на русской почве как искусственное образование от прозвища Катер (например, от глагола «катерить» — в некоторых говорах «шататься», «бродяжничать») с добавлением немецкоязычного суффикса -линг. Но это спорно: такие гибриды редки, и проще предположить прямой завоз из Германии.

В написании фамилия устойчива — Катерлинг, без вариантов Катерлин или Катерлингъ. Окончание на -инг типично для нижненемецких фамилий (сравните с Флеминг, Келлинг). В современной России Катерлингов немного, они рассеяны по городам, но в корнях почти всегда прослеживается немецкая линия.