Фамилия Катюшко звучит на украинский лад и принадлежит к распространённому типу фамилий, образованных от уменьшительно-ласкательных форм крестильных имён. В основе лежит имя Катюша — народная форма канонического имени Екатерина (в переводе с греческого «чистая, непорочная»). Суффикс -к- в украинской традиции часто добавлялся для образования прозвищных или обиходных форм, а окончание -о типично для фамилий юго-западных земель (современная Украина, юг Беларуси). Таким образом, Катюшко — это «сын Катюши» или просто человек, которого в быту звали Катюшей.

Интересная деталь: если в русской среде Катюша — почти исключительно женское обращение, то в украинской ономастике такие формы могли закрепляться за мужчинами. Прозвище Катюша мог получить мужчина, который был особенно привязан к матери или жене Екатерине, либо же человек, служивший в доме, где главной была женщина с этим именем. Реже фамилию могли дать внебрачному сыну Екатерины — в таком случае она указывала на материнскую линию.

Словообразовательная модель Катюшко (основа Катюш- + суффикс -к- + окончание -о) родственна таким фамилиям, как Данилко, Ивашко, Петрушко. В польской и белорусской традиции похожие фамилии (Катюшка, Катюшкевич) тоже выводятся от уменьшительных форм имени Екатерина. Географически носители фамилии Катюшко чаще всего встречаются в восточных областях Украины, а также в Краснодарском крае и Ростовской области России — эти регионы активно заселялись выходцами из Малороссии в XVIII–XIX веках.

Спорных версий у этой фамилии немного. Иногда её пытаются связать с диалектным глаголом «катюшить» (суетиться, мельтешить), но такая гипотеза слабая: во-первых, глагол редкий, во-вторых, в ономастике прозвище от имени всегда первичнее, чем от случайно созвучного слова. Поэтому версия с именем Екатерина — основная и наиболее правдоподобная.

По сословной принадлежности Катюшко — скорее всего, фамилия крестьянская или казацкая. Дворянских родов с такой фамилией в официальных родословных книгах не зафиксировано. Фамилия не древняя — её массовое закрепление произошло в XVIII–XIX веках, когда у украинских крестьян и казаков начали появляться наследственные прозвища, переходящие в паспортные фамилии.