Отец Пётр Васильевич Катаев (1856—1921) — преподаватель епархиального училища в Одессе. Мать Евгения Ивановна Бачей (1867—1903) — дочь генерала Ивана Елисеевича Бачея, из полтавской мелкопоместной дворянской семьи. Впоследствии Катаев дал имя своего отца и фамилию своей матери главному, во многом автобиографическому герою повести «Белеет парус одинокий» Пете Бачею. Всю свою жизнь Петр Катаев преподавал в средних учебных заведениях — епархиальном женском училище, пехотном юнкерском и коммерческом училище Генриха Файга, преподавал географию и русский язык...

По мнению писателя Валентина Катаева, вятские Катаевы Были выходцами из Новгорода и предки их были ушкуйниками (речными пиратами). Более-менее документированная история рода начинается с попа Ивана Иосифовича Катаева (ок. 1661 - до 1741). Его потомок (судя по датам, скорей всего - внук), тоже священник Алексей Иванович (ок. 1766 - 4.07.1809) стал иереем Слободского Преображенского собора Вятки. У него было два сына: Александр и Василий (05.01.1820 - 06.03.1871), оба закончили Вятскую духовную семинарию...