Фамилия Катюкова — один из тех случаев, когда основа настолько прозрачна, что скрывает за собой несколько неожиданных путей. В её центре лежит имя или прозвище Катюк. Первое, что приходит в голову — это уменьшительная форма от женского имени Катя (Екатерина). Однако в русской традиции фамилии от женских имён (Катюков, Марьин, Ольгин) встречаются реже, чем от мужских, и обычно указывают на внебрачного ребёнка или на то, что мать играла в семье главную роль, особенно если отец умер рано или был неизвестен. Так что предок Катюковых мог быть сыном женщины по имени Катя, которую в деревне звали Катюха или Катюка.

Но есть и более вероятная, «мужская» версия. Катюк могло быть прозвищем, образованным от глагола «катить» — в значении «ездить», «кататься». В северных и сибирских говорах так могли назвать бродягу, перекати-поле или человека, который постоянно переезжал с места на место. В некоторых диалектах «катюк» — это ещё и вид телеги или саней, то есть прозвище мог получить извозчик, ямщик или мастер по изготовлению колёс. Суффикс -юк типичен для украинских и южнорусских фамилий (как Ковалюк, Гнатюк), но встречается и в других регионах, часто придавая основе оттенок уменьшительности или принадлежности.

С точки зрения словообразования фамилия проста: к основе Катюк добавился типичный русский суффикс -ов, обозначающий «чей?» — то есть «сын Катюка». Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Катю́кова. В документах XVII–XVIII веков носители фамилии могли записываться как Катюковы, Катюковы-дети, а позже форма закрепилась в современном виде.

Географически фамилия Катюкова не привязана к одной области — она встречается и в центральной России, и на Урале, и в Сибири, что подтверждает её «движущуюся» природу: предки либо часто переезжали, либо были связаны с дорогой. В любом случае, Катюковы — это потомки человека, чьё прозвище или имя было неофициальным, но ярким, и оно закрепилось за целым родом.