Фамилия Каткина образована по самой распространённой в русской ономастике модели — с помощью суффикса -ин, который указывает на принадлежность: «чей?» — Каткин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Катка. Ударение в фамилии чаще всего падает на первый слог — Ка́ткина, хотя в некоторых говорах возможно смещение.

Основа «Катк-» восходит к прозвищу Катка. Здесь возможны два основных объяснения, и оба связаны с бытовой жизнью. Первое: «катка» — уменьшительное от имени Катя (Екатерина). В русской деревне женщину могли называть Каткой, а её мужа или детей — Каткиными. Второе, не менее вероятное: прозвище Катка дали человеку по занятию — тому, кто катал что-либо: валял валенки, катал бочки, телеги или работал на катке (площадке для катания, например, льда или брёвен). Глагол «катать» в старину имел много значений, от ремесленных до бытовых, поэтому прозвище могло закрепиться за мастеровым, возчиком или даже за бойким, «катучим» человеком.

География фамилии Каткина довольно широка, но чаще всего она встречается в центральных и северных областях России. В писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются упоминания крестьян и посадских людей с прозвищем Катка — например, в новгородских и вологодских землях. Фамилия не относится к дворянским: её носители в основном были крестьянами, ремесленниками или мещанами.

Интересная деталь: в некоторых говорах «катка» означала не только действие, но и конкретный предмет — деревянный валик для утрамбовки земли или каток для белья. Прозвище могло закрепиться за плотником или строителем, который работал с таким инструментом. Таким образом, предок носителей фамилии Каткина мог быть и валяльщиком, и возчиком, и просто человеком с уменьшительным именем — точное значение зависит от местности и семейного предания.