Фамилия Катышевцев образована от прозвища Катышевец. Его основа — слово «катыш», которое В. Даль определяет как «шарик, круглый комок, скатанный из чего-либо мягкого, вязкого». Скорее всего, прозвище указывало на внешность: невысокий рост и полноту, «круглое» телосложение. Такие прозвища по внешним признакам давали в деревнях часто — они были наглядны и запоминались быстрее, чем отвлечённые характеристики.

Есть и другая версия: прозвище связано с глаголом «катать» — толкать или тащить предмет так, чтобы он переворачивался через себя. Этот приём применяли в разных ремёслах: в ткачестве (катание валяной шерсти), при изготовлении кровельного железа, в гончарном деле. Тогда Катышевец — не внешность, а род занятий предка, его профессиональное прозвище.

Менее вероятна версия, что фамилия происходит от названия реки Катыш в деревне Бакланово Подольского района Московской области. Гидронимы в основе прозвищ встречаются, но река Катыш — локальный топоним, и маловероятно, что он дал прозвище жителю другой местности, а затем превратился в фамилию. Слабая гипотеза — её можно лишь упомянуть.

Суффикс «-ев» в фамилии Катышевцев — вариант более частого «-ов», возникший из-за мягкого окончания основы (Катышевец → Катышевцев). Сама модель «прозвище + -ец → фамилия на -цев» редкая, но встречается: ср. Молодцов, Удальцов. Она указывает на принадлежность к роду человека по прозвищу — буквально «сын Катышевца».

Так потомок человека с прозвищем Катышевец со временем получил фамилию Катышевцев. Никаких сведений о сословии или географии бытования фамилии в открытых источниках нет — можно лишь предположить, что она возникла в центральной России, где были распространены прозвища от диалектных слов.