Фамилия Каратепе — редкий для русского слуха случай, когда географическое название стало основой фамилии, причем почти без переработки. В отличие от привычных «речных» фамилий вроде Волгин или Донской, здесь мы видим чистый топоним: Каратепе — это название населенного пункта. Самый вероятный источник — тюркские языки, где «кара» означает «черный», а «тепе» — «холм, возвышенность». Буквально — «Черный холм». Такие названия встречаются в Турции, Азербайджане, Крыму и на Северном Кавказе.

Модель образования фамилии необычна: она не получила русского суффикса (-ов, -ин, -ский). Это так называемая «окаменевшая» форма, когда прозвище или указание на место рождения перешло в фамилию без изменений. В русской ономастике такой путь редок и характерен либо для поздних (XIX–XX век) фамилий из иноязычной среды, либо для случаев, когда носитель был выходцем из этих мест и его так и записали — по названию родного села.

Второй, менее вероятный вариант — что Каратепе могло быть прозвищем человека по внешности или характеру (например, «черный, как холм»), но это спорно: в тюркской традиции «кара» чаще указывает на цвет, а не на мрачность. Если фамилия встречается у русских или украинцев, скорее всего, предки имели связи с Крымом, Кавказом или турецкими территориями — например, были переселенцами, солдатами или купцами.

Сословная принадлежность не прослеживается: Каратепе не встречается в дворянских родословных книгах и в старых ревизских сказках центральной России. Это фамилия, которая могла закрепиться у крестьян или мещан южных губерний, а также у народов, входивших в состав Российской империи. Известных носителей с этой фамилией в открытых источниках нет — вероятно, она осталась локальной.