Фамилия Карастелев образована от прозвища или нецерковного имени Карастель. В основе лежит диалектное слово «карастель» — так в ряде южнорусских и среднерусских говоров называли коростеля, птицу из семейства пастушковых. Коростель известен резким, скрипучим криком «дерг-дерг», за что в народе его прозвали еще и дергачом. Прозвище Карастель мог получить человек с похожим голосом — хрипловатым, отрывистым, либо суетливый, торопливый, как эта птица, которая больше бегает, чем летает.

Слово «карастель» — результат фонетического преобразования: в восточнославянских диалектах нередко менялись начальные сочетания «ко-» на «ка-» и наоборот. В украинском языке, например, коростеля называют «карастель», откуда фамилия могла прийти и в русскую среду через переселенцев или смешанные говоры. Форма с суффиксом -ев указывает на типичную патронимическую модель: Карастелев — это «сын Карастеля».

Фамилия редкая, географически привязана преимущественно к югу России — Воронежской, Курской, Ростовской областям, а также встречается у украинских носителей в варианте Карастель. В отличие от более массовых «птичьих» фамилий (Соколов, Орлов), Карастелев сохраняет прямую связь с народным прозвищем, а не с церковнославянским или книжным названием. Это указывает на крестьянское или казачье происхождение: прозвища по повадкам животных и птиц были распространены в среде, где человек жил в тесном контакте с природой и подмечал сходство.

Никакого отношения к карасям или карате фамилия не имеет, несмотря на внешнее созвучие. Корень здесь — именно коростель, и написание через «а» отражает местное произношение, закреплённое в документах.