Фамилия Каратаев образована от личного прозвища и относится к распространенному типу русских фамилий. Согласно одной из гипотез, фамилия Каратаев восходит к прозвищу Каратай, которое связано со словом «короткий» и давалось человеку маленького роста. Существует другая и версия происхождения этой фамилии, согласно которой в основе прозвища лежат тюркское сочетание kara — «черный» + taj — «жеребенок». Слово «каратай» известно как название этнической группировки в Поволжьн, оно обозначало отатарившуюся мордву. Таким образом, потомок человека, обладающего прозвищем Каратай, со временем получил фамилию Каратаев. О точном месте и времени возникновения фамилии Каратаев в настоящее время говорить сложно, поскольку процесс формирования фамилий был достаточно длительным. Тем не менее, фамилия Каратаев представляет собой замечательный памятник славянской письменности и культуры.