Учёный в области телевидения, доктор технических наук (1951), профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1968).
С 1952 по 1987 г. – профессор кафедры телевидения в Московском электротехническом институте связи.
Разработал первую в СССР высоковакуумную приёмную телевизионную трубку (1931–1932), изобрёл передающую электроннолучевую трубку с накоплением зарядов – прототип современного иконоскопа (1931).
Предложил и впервые осуществил в лабораторных условиях систему передачи чёткой телевизионной картины по узкополосному каналу, так называемое малокадровое телевидение, или передачу с продлённым кадром (1934–1938).
В 1957 г. предлагал использовать для передач телевидения на большие расстояния искусственные спутники Земли. Являлся одним из основоположников космической связи. Разработал (1965–1970) способ передачи звукового сопровождения телевизионных программ в полосе частот видеосигнала. Исследовал вопросы преобразования телевизионных стандартов (1964–1970).
Награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалями.
В Российском государственном архиве в г. Самаре на постоянном хранении находятся заявочные материалы на изобретения С.И. Катаева (Ф. Р-1). Перечень этих документов представлен в базах данных «Выдающиеся деятели науки и техники» и «Патентный каталог».
Дополнительную информацию можно найти в материалах выставки «Достижения отечественного изобретательства».
Подробнее с документами, базами данных и материалами выставки можно ознакомиться в читальном зале и СИФ архива по адресу: г. Самара, ул. Мичурина, д. 58