Фамилия Катулевские — один из тех случаев, когда за основой стоит не имя, а прозвище, и разобраться в нём не так просто, как кажется. Скорее всего, в основе лежит прозвище Катуль. Его происхождение ведёт к диалектному слову «катуль»: в псковских и тверских говорах так называли котомку, суму или посох путника. Отсюда и первая версия: основатель рода мог быть странником, бродягой, человеком, который часто переходил с места на место. Прозвище такого типа могло закрепиться за человеком по роду занятий — например, за санником, то есть мастером, делавшим сани или катучие повозки. Вторая версия, более редкая, связывает прозвище с диалектным «катуль» в значении «каток» или «валок» — тогда прозвище могло относиться к человеку плотного, округлого телосложения.

Фамилия образована по типичной восточнославянской модели с суффиксом -ский. Этот суффикс, хотя и широко распространён в украинской и польской ономастике, по своему происхождению является русским и указывал на принадлежность к роду или местности. В данном случае он присоединился к основе Катуль, образовав форму Катулевский (с интерфиксом -ев- для благозвучия). Такая словообразовательная цепочка характерна для фамилий, которые изначально были прозвищами, а не отчествами: прозвище Катуль со временем вытеснило наследственное имя и закрепилось в документах.

О точном месте и времени возникновения фамилии Катулевские говорить сложно — процесс формирования фамилий был длительным и неоднородным. Однако ясно, что она относится к числу прозвищных фамилий, которые не привязаны к конкретному географическому топониму, а отражают личную характеристику или занятие предка. Встречается фамилия в основном на западе России и в восточных регионах Украины, что подтверждает её связь с псковско-тверскими говорами.