Фамилия Катькалов — одна из тех, где на первый план выходит не столько корень, сколько суффикс и модель образования. С первого взгляда кажется, что в основе лежит имя Катька — уменьшительная форма от Екатерина. Но если присмотреться, такая версия маловероятна: фамилии от женских имён образовывались редко и обычно через отчество матери (Катькин, Катенькин), а суффикс -ов указывает на принадлежность отцу или хозяину. В русской ономастике гораздо чаще фамилии на -ов возникали от мужских прозвищ или имён, а не от женских.

Правдоподобнее версия, что Катькалов — это вариант фамилии от прозвища Катькал. Такое прозвище могло возникнуть в северных или сибирских говорах, где «катькать» означало «валять, катать» (например, валять валенки или катать тесто). Соответственно, Катькалом называли валяльщика, мастера по войлоку или пекаря, который катает караваи. В этом случае фамилия профессиональная: Катькалов — сын или потомок Катькала.

Суффикс -ов здесь стандартный, патронимический, но основа редкая. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) подобные образования от глагольных прозвищ встречаются, но Катькалов стоит особняком — ни в одной известной работе он не упоминается как типичный пример. Это говорит о том, что фамилия локальная, возможно, возникшая в одном конкретном регионе и не получившая широкого распространения.

По географии фамилия встречается в основном в центральной России и Поволжье, но крайне редко. В дореволюционных переписях она почти не фиксируется, что может указывать на позднее оформление (в XIX веке) или на то, что первоначальное прозвище было не в ходу за пределами узкого круга.

Есть и альтернативное объяснение, но слабое: от тюркского слова «катык» (кислое молоко) с добавлением русского суффикса -ал. Однако в фамилии нет тюркских маркеров (окончание -ов, а не -ев или -ин), и звучание «катькал» скорее русское, чем заимствованное. Поэтому версия с валяльщиком или пекарем остаётся основной.