Фамилия Катмашев — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В ней нет очевидного «говорящего» корня, как у Кузнецова или Попова, поэтому разбирать её стоит с самого необычного элемента — суффикса -аш-.

Основа фамилии — «Катмаш». Суффикс -аш- в русских фамилиях встречается нечасто. В основном он характерен для прозвищ, образованных от глаголов или прилагательных: «верташ» (от «вертеться»), «макаш» (от «макать»). Такие прозвища давали человеку за манеру поведения или характер. В случае с Катмашем можно предположить, что в основе лежит диалектный глагол «катмать» или «катать» с переосмыслением. В некоторых говорах «катмать» означало «качать», «валять», «переворачивать» — возможно, прозвище Катмаш получил непоседливый, вертлявый человек или тот, кто занимался валянием шерсти (катал валенки или войлок). Эта версия правдоподобнее других, потому что опирается на реальную словообразовательную модель.

Менее вероятна, но возможна версия о тюркском происхождении. В татарском и башкирском языках есть слово «катма» (слой, складка) и суффикс -ш, дающий имя деятеля. Тогда Катмаш — «тот, кто делает слои»: например, мастер, складывающий тесто для слоёных лепёшек, или человек, работающий с многослойным материалом. Однако географическая привязка фамилии (она встречается в основном в центральной России и Поволжье) делает эту версию не основной, но допустимой для потомков крещёных татар.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: Катмашев — сын Катмаша. Суффикс -ев указывает на то, что основа заканчивалась на шипящий звук. В сословном плане носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или ремесленниками — прозвищные фамилии редко давали дворянам. Каких-либо известных исторических личностей с этой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её локальный и неаристократический характер.

Таким образом, Катмашев — фамилия, скорее всего, русского происхождения, возникшая из прозвища, данного по характеру или ремеслу. Её редкость и неочевидный корень — главная особенность, отличающая её от сотен других фамилий на -ов.