Именно в молодёжке «Локо» Катаев начал тренерскую карьеру в сезоне-2016/17 – тогда он работал в Краснодаре в качестве ассистента Максима Шарафана. На следующий сезон этот тренерский дуэт перебрался в «ЦСКА-Юниор» и выиграл Единую молодёжную лигу ВТБ.
После этого Катаев работал ассистентом в штабе «Руны», где дважды становился серебряным призёром Суперлиги и ещё один раз – бронзовым призёром Кубка России (к слову, Кубок России он выигрывал в качестве игрока – вместе с «Пармой» в 2016-м).
В качестве главного тренера дебютировал в 2023 году, когда возглавил молодёжку «Пармы». В минувшем сезоне команда заняла 5-е место в регулярном чемпионате, а в ¼ финала дала бой «Зениту-М», доведя серию до решающего третьего матча.
Очень рад вернуться в «Локомотив» – это та команда, в которой я начинал свой тренерский путь, очень большой и серьезный клуб с богатой историей. Благодарен руководству за оказанное доверие. Основные цели – развитие игроков. Нам нужно сделать так, чтоб ребята выросли в больших мастеров и были на лидирующих позициях в Единой лиге ВТБ и сборной России. Нужно помочь им перейти из молодёжного чемпионата в профессионалы.