Фамилия Каточкин — хороший пример того, как прозвище, связанное с конкретным действием или предметом, закрепилось в родовом имени. На первый взгляд, основа «каточк-» может показаться производной от слова «каток» (ледяная площадка или дорожный каток), но в русской ономастике корень чаще указывает на уменьшительную форму слова «каток» в значении «валёк для белья» или «скалка». В крестьянском быту каточком называли деревянный валик, которым катали бельё после стирки, а также приспособление для раскатывания теста. Прозвище Каточек (или Каточка) могли дать человеку, который занимался этим ремеслом — белильщику, прачке, пекарю, либо же человеку с округлой, полной фигурой, напоминавшей этот предмет.

Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: Каточкин означает «сын Каточка» или «из семьи Каточковых». Модель образования типична для северных и центральных областей России, где фамилии на «-ин» часто вытесняли более южные «-ов». Интересно, что в некоторых говорах слово «каточек» имело и переносное значение — так называли бойкого, подвижного человека, «катящегося» по жизни легко и быстро. Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с топонимом — деревня Каточки, но такие названия редки и сами произошли от того же прозвища.

Сравните с однокоренными фамилиями: Катков (от «каток» в значении «ледяная горка»), Катаев (от глагола «катать»), Катушкин. Каточкин стоит особняком из-за уменьшительного суффикса «-очк-», который придаёт прозвищу ласкательный или ироничный оттенок. Сословно фамилия почти наверняка крестьянская или мещанская: в дворянских родах такая «бытовая» основа не встречается. Географически фамилия чаще фиксируется в Вологодской, Архангельской и Костромской областях, что подтверждает её северное происхождение. Точных данных о первых носителях в открытых источниках нет, но по модели образования фамилия могла сложиться не позднее XVII века.