Direkt nach dem Krieg begann er als Trainer in Moskau. Sein erster wichtiger Verein war ab 1949 Lokomotive Moskau, konnte den Club aber nicht aus dem Mittelfeld der sowjetischen Liga herausführen. Zum Jahreswechsel 1954/55 wurde er erstmals als Trainer der sowjetischen Nationalmannschaft berufen, um für das olympische Turnier 1956 eine konkurrenzfähige Mannschaft zu formen. Nach dem Olympiasieg wurde die Auswahl nicht, wie nach dem Scheitern 1952, aufgelöst. Stattdessen beschloss die UdSSR, erstmals an Weltmeisterschaften teilzunehmen und Katschalin wurde weiter mit der Leitung der Mannschaft betraut. Nach der erfolgreichen Qualifikationsrunde konnte Katschalins Team in der Gruppenphase England und den Dritten von 1954, Österreich, hinter sich lassen. Dennoch trat Katschalin von seinem Traineramt zurück, wurde aber kurz vor der Endrunde der ersten Europameisterschaft 1960 ins Amt zurückgerufen. Nach dem Titelgewinn wurde er erneut mit der Formung eines Teams für die folgende Weltmeisterschaft 1962 betraut, trat aber nach dem erneuten Endrunden-Aus im Viertelfinale zurück.