Фамилия Сатомский — одна из тех, что ставит перед исследователем загадку с первого взгляда. В ней нет привычного корня, который сразу указывал бы на профессию или внешность предка. Самое вероятное объяснение — географическое: фамилия образована от названия населённого пункта. В России и сопредельных странах существовали и существуют топонимы с основой «Сатом» — например, хутор Сатома или урочище Сатомское. В таком случае Сатомский — это «тот, кто родом из Сатома», а суффикс -ский типичен для польской, украинской и русской дворянской или церковной традиции образования фамилий по месту жительства.

Менее распространённая, но лингвистически возможная версия связывает фамилию с личным именем или прозвищем. В некоторых говорах «сатом» могло быть искажением слова «сотом» (от «сотня») или диалектным вариантом, но убедительных подтверждений этой гипотезы в ономастических словарях нет. Борис Унбегаун в «Русских фамилиях» указывает, что модели на -ский у восточных славян часто возникали именно от названий сел и городов, а не от прозвищ, поэтому географическая версия выглядит предпочтительнее.

Интересная деталь — написание фамилии с двумя «с»: Сатомский, а не Сатомский. Такое удвоение встречается редко и может указывать на польское происхождение (в польском языке суффикс -ski пишется с одной «с», но в русской передаче его иногда усиливали) или на то, что исходный топоним имел форму «Сатома» или «Сатомы». В любом случае, носитель фамилии Сатомский с высокой долей вероятности происходит из семьи, в которой предок получил фамилию по названию небольшого поселения, не сохранившегося на современных картах или изменившего имя.

Сословная принадлежность таких фамилий могла быть разной: от обедневших дворян, владевших деревней Сатомо, до крестьян, переселившихся в другой уезд и записанных по месту выхода. Точных данных о распространении фамилии в исторических источниках мало, но она встречается в центральных и южных регионах России, что косвенно подтверждает её топонимическое происхождение.