Фамилия Катьянова — редкий случай, когда в основе лежит не очевидное имя или прозвище, а почти забытая форма крестильного имени. Разбирать её логичнее не с корня, а с суффикса и модели, потому что именно они подсказывают, где искать исходное слово.

Суффикс -ов- со значением принадлежности («чей?» — Катьянов) указывает, что фамилия образована от полного мужского имени или прозвища Катьян. Это не описка и не вариант распространённой женской формы «Катя». Катьян — это народная, разговорная переделка церковного имени Кассиан (от лат. Cassianus, «пустой, праздный» или, по другой версии, «принадлежащий роду Кассиев»). В русских говорах, особенно на севере и в центральных областях, звук «с» перед гласным часто переходил в «т» или «к», а окончание «-иан» упрощалось в «-ьян». Так Кассиан превратился в Катьяна, а отчество от него — в фамилию Катьянов.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с прозвищем Катьян. В некоторых диалектах «катькой» или «катей» называли не только женщину, но и домашнюю кошку, а «катьян» могло быть шутливым прозвищем ласкового или вороватого человека. Однако для прозвищного происхождения нехарактерна именно такая модель с суффиксом -ян- в основе: чаще прозвища давали от глагольных корней (Катать → Катаев), а не от уменьшительных имён животных.

Фамилия Катьянова — женская форма, а мужская, Катьянов, встречается крайне редко. Основной ареал — северо-восток европейской России (Вологодская, Архангельская области) и Поволжье, что косвенно подтверждает севернорусское происхождение с характерным для этих мест «цоканьем» и переходом «с» в «т». Носители фамилии, скорее всего, потомки крестьян или посадских людей, получивших фамилию по имени отца — Катьяна. В дореволюционных метрических книгах можно найти записи о крестьянах Катьяновых, но известных исторических деятелей с такой фамилией нет — это редкая, локальная фамилия, сохранившая в себе забытую форму православного имени.