Фамилия Катионов — редкий случай, когда фамилия на -ов образована не от имени или прозвища, а от греческого слова напрямую, минуя народную переделку. В основе лежит имя Катион, которое является церковной формой греческого имени Катионас (Καθιών). В греческой ономастике это имя связывают с глаголом καθίημι — «ниспосылать», «опускать» или с существительным καθίων — «посвящённый». Однако в русской бытовой среде такое имя почти не встречалось: его давали в монашеском постриге или при крещении в семьях, где чтили греческую традицию.

Второй, более вероятный путь — фамилия могла возникнуть от прозвища Катион. В русских говорах слово «катить» имело множество значений: от «ехать на колёсах» до «лить, наливать» или даже «воровать». Прозвище Катион могли дать человеку, который постоянно куда-то спешил, «катился» по делам, либо, наоборот, тому, кто занимался перевозкой товаров — извозчику или лодочнику. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Катиона», то есть потомок человека с таким прозвищем или именем.

Географически фамилия Катионов встречается локально, преимущественно в центральных областях России и в Поволжье. В дореволюционных метрических книгах её фиксируют в Рязанской и Тамбовской губерниях, что говорит о крестьянском или мещанском происхождении носителей. Среди дворянства эта фамилия не отмечена — вероятно, предки Катионовых были людьми простого звания, возможно, связанными с извозом или речным промыслом.

Интересна параллель с фамилией Катионовский — она уже явно семинарская, искусственная, образованная от латинизированной основы. А вот Катионов — фамилия бытовая, живая, без книжного налёта. Она показывает, как греческое имя могло прижиться в русской деревне, обрасти бытовым смыслом и стать родовым знаком.