Фамилия Каткелдиев — яркий пример тюркской модели образования фамилий, которая закрепилась на русской почве. Её основа — казахское или киргизское имя Каткелди. В переводе с тюркских языков оно означает «пришёл обратно», «вернулся». Такие имена в прошлом давали детям, родившимся после долгой разлуки отца с семьёй, после возвращения из похода или дальней поездки. Имя было своеобразным оберегом и напоминанием о радости встречи.

Словообразовательная модель фамилии проста и прозрачна. К имени Каткелди добавлен русский патронимический суффикс -ев, который в тюркских фамилиях часто заменяет исконные окончания (вроде -улы, -кызы). Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа имени заканчивается на мягкий согласный (в данном случае на «и»). Таким образом, фамилия Каткелдиев буквально означает «сын Каткелди» или «потомок того, кого звали Каткелди».

Географически фамилия наиболее распространена в Казахстане и среди казахов, проживающих в России (особенно в Оренбургской, Астраханской областях и в Алтайском крае). Встречаются её варианты — Каткельдиев, Каткелдинов, но исходная форма — самая частая. Социальный состав носителей фамилии неоднороден: предки могли быть как скотоводами-кочевниками, так и оседлыми земледельцами, а после русификации — крестьянами или казаками.

В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Каткелдиев — фамилия, напрямую связанная с доисламской тюркской традицией имянаречения. Она не имеет отношения к географическим названиям или прозвищам по профессии. В ономастических справочниках её нередко приводят как пример того, как личное имя-пожелание стало родовым знаком.