主にガンダムシリーズやバーチャロン、スーパーロボット大戦のデザインワークなどで有名。
多くのガンダムのリファインを手がけた他、ケロロ軍曹ではメカニックデザインどころか絵コンテまで手がけ、映画「ショート・ピース」の一作「武器よさらば」でアニメ監督デビュー。
マスターグレートで彼がデザイン・監修したモデルは「Ver.Ka」と呼ばれ、高い人気を誇る他、また、現実の銃器や航空機をモチーフに取り入れた彼のスタイリッシュな画風は後に輩出されたメカニックデザイナーに影響を与えた。

デザインの傾向として大河原邦男が二次元の嘘を多用したものが多いのに対し、彼は理系の知識を生かした理論的かつリアリティを重視したデティールのデザインを好む傾向にある。そのためか大河原のデザインと比べると外装の継ぎ目がハッキリ描かれたデザインが多い。また1つのデザインに内包される情報量が多く複雑なものが多いのも特徴である。
基本的に彼のデザインするメカニックには「内部フレームがバルカン除く武装と一体化している例」が少なく、まず四肢が人間と同じ状態で付いた内部フレームありきで画稿を描き、そこから外付けオプションとして武装を追加していく方式を取る(アルトロンガンダムのドラゴンハングが顕著な例)。例外なのはヴィクトリーガンダムくらい。

また近年大きく賛否両論を呼んでいるモビルスーツのデザインの細身化はSEEDシリーズの影響と捉えられがちだが、どちらかというと彼のデザインの趣向によるものが大きい。SEEDが放送される前に発売されたマスターグレードなども大河原画稿と比べるとかなり細身に描き直された傾向が強い。
ガンダムセンチネルで組んだあさのまさひこの思想もあり、直角部分にもう一面加える｢Ｃ面(工業用語)｣や、枠線で区切られた面に線描出来ない複雑な曲面を用いる｢三次曲面｣等の語句を用いてデザイン的に優れた視点を持っているように喧伝されていた時期もあった。

なお、メカ絵だけではなくキャラ絵にも定評があり、ガンダムセンチネルの登場人物のような劇画調のキャラクターから涼宮ハルヒ、初音ミクのような萌えキャラまで描く事が出来る。

Pixivでは主に手がけたメカを題材としたイラストにタグを付けられる他、他のデザイナーが手がけたメカや、オリジナルメカ等をカトキ画風っぽく描いたイラストにもタグが付けられる。
ただし、適用されるのは「あくまでそれっぽく描いた」場合であり、単なるオリジナルメカにカトキのタグを付けるのは間違った認識である場合が多い。