Фамилия Катрышева — женская форма фамилии Катрышев. Её основа — прозвище или нецерковное имя Катрыш, которое в русской традиции могло возникнуть двумя разными путями. Первый и самый вероятный: это производное от глагола «катать» или «катить» с суффиксом -ыш. В северных и сибирских говорах «катрыш» — катальщик, человек, который валял войлоки, катал сапоги или занимался перевозкой грузов на катках. Второй путь — тюркское влияние: в татарском и башкирском языках есть корень «катыр» (твёрдый, крепкий), и прозвище Катрыш могли дать человеку с жёстким характером или плотным телосложением. Оба объяснения правдоподобны, но первое — с ремеслом — встречается в ономастической литературе чаще, так как русские прозвища по профессии были массовыми.

Суффикс -ев в фамилии указывает на притяжательное значение: «чей?» — сын Катрыша. Это стандартная модель для фамилий на -ов/-ев, самая распространённая в России. Катрышев — типичный пример фамилии, образованной от прозвища с конечным -ш, где для благозвучия вставили соединительную гласную. Встречается фамилия в основном в Поволжье и на Урале, что совпадает с зоной активного смешения русского и тюркского населения: в этих регионах ремесленные прозвища (катали войлок) и тюркские заимствования соседствуют.

Редкость фамилии объясняется тем, что прозвище Катрыш не было общеупотребительным, а осталось локальным. В дореволюционных переписях она фиксируется среди крестьян и мещан — сословий, где фамилии часто закреплялись по прозвищу первого носителя, а не по отчеству от крестильного имени. Прямых параллелей с известными дворянскими родами у Катрышевых нет, что указывает на позднее оформление фамилии (XVII–XVIII века), когда крестьянам начали массово давать фамилии по уличным кличкам.