Катайя в настоящее время произрастает в Китайских провинциях Гуанси (северо-восток), Гуйчжоу (север), Хунань (юг) и Сычуань (юго-восток) на высоте до 1900 м над уровнем моря. Предположительно глобальная популяция вида насчитывает немногим более 500 взрослых растений и около 4500 растений всего.
На всём протяжении ареала катайя строго охраняется законами Китая, её вырубка полностью запрещена. По состоянию на 2013 год, культивируется лишь в немногих ботанических садах, в том числе нескольких садах Китая и Эдинбургском ботаническом саду. С момента своего открытия до недавнего времени считалась очень редким видом, однако впоследствии были обнаружены более крупные популяции катайи.
В геологическом прошлом катайя имела гораздо более обширный ареал. Окаменелости были найдены в Европе (в особенности, в Германии), России и Канаде.
Благодаря филогенетическим исследованиям обособленность катайи от других родов хвойных была подтверждена, предполагается, что ближайший родственник растения — псевдотсуга.