Фамилия Катюрины — редкий случай метронимической фамилии, то есть образованной не от имени отца, а от имени матери. В основе лежит женское имя Екатерина, а точнее — одна из его обиходных форм, Катюра. В старых русских говорах так могли называть дочь или жену в семье, где имя Екатерина было особенно почитаемо. Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: «чей?» — Катюрин, то есть сын или потомок Катюры.

Само имя Екатерина восходит к греческому «катарос» — «чистая», «непорочная». Покровительница имени — святая великомученица Екатерина Александрийская, известная не только верой, но и ученостью. Однако прозвищная форма Катюра, как и более привычные Катюха или Катюша, в быту могла относиться к женщине, не обязательно связанной с высокими добродетелями: так могли звать просто по имени, без дополнительного смысла.

Метронимические фамилии на Руси встречаются реже отчественных на -ов/-ев. Обычно они возникали в семьях, где мать играла ключевую роль — например, после её смерти или в случае, если она была вдовой и вела хозяйство. Также такие фамилии могли закрепиться за внебрачными детьми. Поэтому Катюрины, скорее всего, происходят из среды, где имя матери было весомее имени отца — из крестьянских или мещанских семей центральной России.

Форма Катюра не была повсеместной. Она характерна для северных и вологодских говоров, где суффикс -ур- (-юр-) активно использовался для образования ласкательных имён (например, Ванюра, Манюра). Это делает фамилию не только метронимической, но и диалектной, привязанной к определённому региону. В южных и западных областях России ту же Екатерину чаще называли Катей или Катрусей, так что Катюрины — это маркер северной или среднерусской ономастической традиции.

Фамилия не получила широкого распространения и не вошла в число известных дворянских родов. Встречается в основном в бывших крестьянских общинах, где фамилии закрепились поздно — в XIX веке, после отмены крепостного права. Тогда же форма Катюра могла быть записана в метрические книги как официальное имя, от которого и пошли Катюрины.