Родился в Москве. Отец — Абгар Иванович Катанянц, уроженец Тифлиса, в этот период был экстерном-ординатором Госпитальной терапевтической клиники Императорского Московского университета.
С 1937 и до конца ее жизни Катанян был мужем Л. Ю. Брик.
Учился в тифлисском Политехническом институте. В то же время обучения начал выступать со стихами и статьями.
Вместе с В. Кара-Мурзой выпустил сборник стихов «Синим вечером» (1918) и самостоятельно сборник «Убийство на романтической почве» (1919), участвовал в создании знаменитого сборника «Софии Георгиевне Мельниковой Фантастический кабачок» (1919).
Член «Цеха поэтов» и «Союза русских писателей Грузии».
Участвовал в издании газеты «Искусство», с 1921 года работал в Кавроста, а в 1923—1927 был заместителем директора издательства «Заккнига»
В 1926 Катанян выступил с первой литературоведческой работой — книгой «Цензурные изъятия в „Воскресении“ Л. Толстого».
После переезда в 1927 в Москву Катанян становится членом ЛЕФа, с июня того же года работает секретарем журнала «Новый Леф», а в 1929—1930 гг. входит в РЕФ.
Печался в газетах «Комсомольская правда», «Известия», «Вечерняя Москва», «Литературная газета», был ответственным секретарем журнала «Красное студенчество», работал в издательстве «Молодая гвардия».
Входил в Совет и Исполнительное бюро Федерации объединения советских писателей.
В «Альманахе с Маяковским» (1934) вышла его первая работа о Маяковском — Статья «Корни стихов».
Отдельные статьи о творчестве поэта собраны в книге «Рассказы о Маяковском» (1940).
Составитель и редактор трех Полных собраниий сочинений Маяковского (1934—1939, 1939—1949, 1955—1961).
В 1939 вышла «Краткая летопись жизни и работы В. В. Маяковского» — одним из наиболее важных источников при изучении жизни и творчества Маяковского. Книга издавалась в 1945, 1948, 1956, 1961 гг., последнее издание вышло посмертно под названием «Маяковский. Хроника жизни и деятельности» (1985).