Фамилия Катухова — женская форма от Катухов, и её происхождение напрямую связано с прозвищем, которое давали человеку с заметной особенностью речи. Основа «катух» в русских говорах имела несколько значений, но наиболее вероятное — «картавый, шепелявый, тот, кто не выговаривает некоторые звуки». В диалектах слово «катух» фиксируется именно в этом смысле: так называли человека с дефектом произношения, который «катает» звуки, то есть говорит нечисто, заменяет или проглатывает буквы.

Менее распространённая, но всё же возможная версия связывает фамилию с названием птицы. В некоторых областях «катухом» могли называть коростеля — птицу, издающую резкий, скрипучий крик. Если прозвище давали по голосу, то оно могло относиться и к человеку с громким или неприятным голосом, и к тому, кто, как коростель, «дерёт горло».

Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования фамилий от прозвищ или имён, оканчивающихся на твёрдый согласный. Катухов — буквально «сын Катуха» или «потомок Катуха». Фамилия недворянская, а крестьянская или мещанская: такие прозвища редко давали знатным людям, они возникали в повседневном общении простых людей и закреплялись за их детьми.

Встречается фамилия преимущественно в центральных и южных областях России — в Тульской, Рязанской, Воронежской, а также на Урале. В документах XVII–XVIII веков можно найти упоминания крестьян и посадских людей с прозвищем Катух, но массовое закрепление фамилии произошло уже после отмены крепостного права, когда бывшие крепостные получили право официально носить фамилии.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Катаев, Катков, Катунин — показывает, что все они восходят к разным оттенкам значения корня «кат-»: от «катать» до «картавить». Катухов стоит в этом ряду как одна из самых прямых фамилий, указывающая на речевую особенность предка.