Фамилия Катимова — женская форма фамилии Катимов, и её разумно начать с мужского варианта, чтобы понять корень. Основа «Катим» нечасто встречается в русском именослове, что сразу подсказывает: перед нами, скорее всего, фамилия тюркского происхождения. На это указывает и типичный суффикс -ов, который в русской традиции присоединяли к иноязычным основам, адаптируя их под привычную модель.

Самая вероятная версия ведёт к арабскому имени Кати́м (Кяти́м). В переводе с арабского оно означает «скрывающий, таящий», а в более широком смысле — «сдержанный, терпеливый человек». Это одно из имён-эпитетов, которые в исламской культуре давали, желая ребёнку выдержки и умения молчать, когда нужно. От этого имени по тюркской модели образовали отчество или родовое прозвище Катимов — «сын (или потомок) Катима». Затем женская форма Катимова закрепилась как фамилия, чаще всего через брак или по отцу.

Менее распространённая, но возможная версия — от тюркского глагола со значением «участвовать, принимать участие». В таком случае прозвище Катим мог получить человек деятельный, активно вовлечённый в общественные или общинные дела. Однако эта гипотеза слабее, поскольку не подкреплена устойчивой ономастической традицией. Арабское имя остаётся основным объяснением.

Географически фамилия Катимовы встречается в регионах с татарским и башкирским населением, а также среди народов Кавказа, где распространены арабские имена. В русских документах фамилия фиксируется с XIX века, но не была массовой. Её редкость — как раз та особенность, которая делает разбор корня не лишним: носительницы фамилии Катимова могут с высокой вероятностью связать её с мусульманским именем, а не с каким-либо русским словом.