Фамилия Катяткин — редкий случай, когда основа не бросается в глаза при первом прочтении. На слух она воспринимается как производная от глагола «катить», но прямой связи с движением здесь нет. В основе лежит не глагол, а прозвище или мирское имя Катятка. Это уменьшительно-ласкательная форма от крестильного имени Никита (в просторечии Микита, через чередование «М» и «К»). Подобные переходы встречаются в русской антропонимии: Калита из Никиты, Катюха из Никиты. Таким образом, Катятка — это «маленький Никита», а Катяткин, соответственно, «сын Катятки».

Суффикс -ин указывает на принадлежность, типичную для северных и центральных русских земель. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще встречались на юге и востоке, -ин закреплялся за основами на -а, -я. Поэтому Катяткин географически тяготеет к исконно русским областям — Владимирской, Ярославской, Костромской, где такие модели были особенно живучи.

Есть и вторая, менее вероятная версия: от прозвища Катятка, связанного с диалектным словом «катятка» — так в некоторых говорах называли непоседливого, вертлявого человека, который всё время «катится» куда-то. Но эта гипотеза слабая: если бы прозвище возникло от действия, основа была бы глагольной (Кататель, Катков), а не с уменьшительным суффиксом -ятк-.

Фамилия недворянская, крестьянская или мещанская. В дореволюционных источниках она почти не встречается среди купечества и духовенства. В XIX веке носители Катяткиных фиксируются в основном в Нижегородской и Тверской губерниях. Сегодня фамилия остаётся малочисленной, и её носители — в основном потомки тех самых крестьян, чей предок носил простое домашнее имя Катятка.