Фамилия Кацамай — редкий пример, когда в основе фамилии лежит не мужское, а женское имя. Это восточное имя, которое, в свою очередь, восходит к турецкому слову kaçamak. В переводе оно означает «скрытный, незаметный» или «тайный». Такое имя-пожелание давали девочке, чтобы она росла скромной, не бросающейся в глаза.

С точки зрения словообразования, фамилия застыла в исходной форме, без типичных русских суффиксов -ов, -ин или -ский. Это указывает на её относительно позднее оформление в русской среде — скорее всего, в XIX–XX веках, когда фамилии нередко записывали так, как слышали, без грамматической русификации. Географически фамилия тяготеет к южным регионам бывшей Российской империи: Северному Кавказу, Закавказью и Крыму, где было сильно турецкое и тюркское влияние.

Встречается и вариант написания с одной «с» — Кацамай, что подтверждает устный путь передачи фамилии. Иногда её путают с фамилией Кацаман, но это разные основы: вторая, вероятно, восходит к греческому кацаман (оборванец) или румынскому прозвищу. В случае с Кацамай тюркский корень не вызывает сомнений.