Фамилия Катюбеев звучит нестандартно для русского уха, и это подсказка: скорее всего, она тюркского происхождения. В русских фамилиях основа «Катюб» не встречается, а вот в тюркских языках она имеет прозрачную структуру. Разбираем фамилию по частям: корень «кат» и аффикс «-юб» (или «-юп»). «Кат» в тюркских наречиях (татарском, башкирском, казахском) означает «слой», «ряд», «этаж», а также «твердость», «крепость». Вторая часть, «-юб», — это, вероятно, вариант суффикса принадлежности или уменьшительной формы, который в русской записи превратился в «-еев». Получается, что исходное прозвище Катюб (или Катюп) могло означать «крепкий», «слоистый» (по аналогии с плотной тканью или структурой дерева), либо «имеющий отношение к слою/ряду» — например, человек, живший на возвышении или уступами.

Есть и другая версия, более прозаичная: тюркское слово «катып» — «застывший», «отвердевший». Прозвище могли дать человеку с твердым, неподатливым характером. В любом случае, основа не имеет отношения к русскому имени Катя — это случайное звуковое совпадение. Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом «-ев» (чей? — сын Катюба), что типично для фамилий тюркского происхождения, которые в XV–XVII веках получали русскую форму при переходе в православие или при записи в документы.

Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным татарским и башкирским влиянием: Поволжье, Урал, Оренбуржье. Встречается она редко — это не массовая фамилия, а скорее локальная, что говорит о её сравнительно позднем закреплении или о малочисленности рода. Сословно носители могли быть как служилыми татарами, так и крестьянами из мишарских или башкирских деревень.

Если сравнивать с однокоренными, то ближайшие аналоги — Катюков (от имени Катюк) и Катаев (от «катай» — «ходить», «бродить»). Но Катюбеев стоит особняком: суффикс «-юб» редок, он скорее указывает на конкретное прозвище, а не на имя. Так что предок носителя фамилии, вероятно, был человеком с заметной чертой — крепким телом или упрямым нравом, и это закрепилось в родовом имени.