Фамилия Косатиковы — один из тех редких случаев, где народная этимология почти наверняка спутала исходный корень из-за «окающего» произношения. Если отбросить написание и послушать, как звучало прозвище, становится ясно: в основе лежит не «коса», а «касатка». В тамбовских и рязанских говорах касаткой называли ласточку — маленькую, быструю птичку, которая вилась у дома. Прозвище Касатик (или, в окающей форме, Косатик) давали ребёнку как ласковое, уменьшительное имя: «ласточка моя», «пташечка». Позже это же слово в переносном смысле закрепилось за миловидным, статным парнем — отсюда и устойчивое обращение «касатик» в народных песнях.

Менее убедительная версия выводит прозвище от «косатый» — то есть носящий косички. Но в русской антропонимии прозвища по причёске образуются иначе (Космач, Чуб, Лысый), а суффикс -ик в «Косатик» указывает скорее на уменьшительно-ласкательную форму, чем на описательную черту внешности. Поэтому версия с ласточкой и ласковым обращением выглядит правдоподобнее.

Фамилия построена по стандартной восточнославянской модели: прозвище Косатик (Касатик) плюс притяжательный суффикс -ов, означающий «чей?» — «сын Косатика». Поскольку прозвище было не крестильным, а бытовым, фамилия Косатиковы могла закрепиться в крестьянской или мещанской среде, где прозвания передавались по наследству без участия церкви. Окончание -ы в форме множественного числа (Косатиковы) характерно для фамилий, которые в документах XIX века фиксировали как родовое имя семьи, а не одного человека.

Точное место возникновения фамилии не установлено, но «окающий» вариант Косатик указывает на регионы к северу и востоку от Москвы — Владимирскую, Костромскую, Нижегородскую губернии, где аканье не было свойственно. В южных и центральных областях тот же корень дал бы фамилию Касатиков, и такие варианты действительно встречаются, хотя реже. Окончательный вывод о времени появления фамилии требует генеалогического поиска по ревизским сказкам и метрическим книгам конкретной местности — без этого любая версия остаётся гипотезой, пусть и обоснованной.