Фамилия Катрамов — редкая и неоднозначная с точки зрения происхождения. Её основа — «Катрам» — не встречается в современных русских именах или прозвищах, поэтому объяснение, скорее всего, лежит в заимствованиях.

Первый и самый вероятный вариант — тюркские корни. В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) есть слово «катрам» или близкие к нему формы, означающие «слой», «пласт» или «складка». Такое прозвище могли дать плотному, коренастому человеку, либо тому, кто занимался выделкой кожи или ткачеством — ремёслами, где важна слоистость материала. Суффикс «-ов» указывает на русскую модель образования: «чей?» — сын Катрама. Фамилия могла возникнуть на территориях, где русское население долго контактировало с тюркским (Поволжье, Урал, Сибирь).

Второй вариант — искажённое крестильное имя. В дореволюционных метрических книгах иногда встречается редкое имя Кодрат (от латинского «quadratus» — четырёхугольный). В просторечии оно могло превратиться в Катрат, а затем в Катрам. Фамилия Катрамов в таком случае — отчество, отвечающее на вопрос «чей сын?». Эта версия слабее: переход «д» в «м» на стыке с суффиксом нехарактерен для русской фонетики.

Третий, совсем маловероятный вариант — связь с греческим «катарсис» (очищение) или с названием народа «катраны» (одно из названий казаков-некрасовцев). Для этого нет лингвистических оснований.

Географически фамилия Катрамов встречается точечно: единичные носители зафиксированы в Татарстане, Башкирии и Оренбургской области. Это подтверждает версию о тюркском происхождении в среде крещёных татар или башкир, получивших русскую фамилию при переходе в православие.

Сословно предки Катрамовых, скорее всего, были государственными крестьянами или однодворцами — не дворянами и не крепостными. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» или «Общем гербовнике» нет.