Фамилия Катюнина — яркий пример того, как уменьшительно-ласкательная форма имени стала основой для фамилии. В её основе лежит имя Катюня — народная, домашняя форма крестильного имени Екатерина. В русской традиции суффикс -юн- (как в Катюня, Маланюня, Ванюня) придавал имени оттенок ласки, нежности, часто использовался в разговоре с детьми или близкими. Таким образом, фамилия буквально означает «дочь или потомок Катюни».

Фамилия образована по самой распространённой в русском языке модели: к основе Катюн- добавляется суффикс -ин, указывающий на принадлежность. Это типично для северных и центральных регионов России, где фамилии на -ин столь же обычны, как на -ов на юге. Встречается Катюнина в основном в Вологодской, Архангельской, Костромской областях, а также в Сибири, куда переселенцы принесли свой говор.

Стоит отметить, что фамилия Катюнина — женская форма. Мужской вариант, Катюнин, встречается реже. Поскольку имя Екатерина было очень популярно в крестьянской среде (в честь святой Екатерины, почитаемой как помощница в родах и покровительница невест), фамилия могла возникнуть в разных деревнях независимо. Предок-носитель фамилии, скорее всего, был либо сыном женщины по имени Катюня (внебрачный ребёнок, которого записывали по матери), либо, что вероятнее, сам носил прозвище Катюня — так могли назвать ласкового, мягкого мужчину или того, кто жил в семье, где главенствовали женщины.

В отличие от фамилий от полных форм имени (Катеринин, Екатеринин), Катюнина сохраняет народный, «домашний» отпечаток. В ономастических словарях эта фамилия нечасто попадается, что делает её ценной для локальной истории: она указывает не просто на имя, а на конкретную семейную традицию ласкового обращения.