Фамилия Каравцева — женская форма мужской фамилии Каравцев, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени дальнего предка по мужской линии. Основа фамилии — «Карав(ец)», и здесь наиболее вероятна связь со словом «каравелла» или «каравай», хотя оба варианта требуют оговорок.

Первая версия, самая прямая: от слова «каравелла» — тип парусного судна. В русском языке это слово закрепилось как заимствование из итальянского через европейские языки. Прозвище Каравелла могли дать мореходу, судостроителю или человеку, имевшему отношение к кораблям. Однако в русской ономастике такие «морские» прозвища встречаются редко и чаще в южных, причерноморских регионах. Суффикс «-цев» указывает на принадлежность: Каравцев — сын Каравца, то есть человека, которого звали Каравец (уменьшительное от Каравелла). Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ.

Вторая версия: основа «карав» может восходить к диалектному «каравай» — хлеб, каравай. В этом случае прозвище Каравай (или Каравец) давали пекарю, хлебопеку или человеку с круглым, «каравайным» лицом. Форма «Каравцев» вместо более ожидаемого «Каравайцев» могла возникнуть из-за аканья (произношения «о» как «а») и последующего упрощения: «караваец» → «каравец». Географически фамилия Каравцев (и Каравцева) больше распространена в центральных и южных областях России, где аканье является нормой, что делает эту версию правдоподобной.

Менее вероятна, но возможна связь с тюркским словом «кара» (чёрный) и аффиксом «-ав», что могло дать прозвище «чернявый» или «смуглый». Но для такого образования суффикс «-цев» нехарактерен — обычно тюркские основы дают фамилии на «-ов» (Караев), а не на «-цев». Поэтому эту версию стоит отбросить как натянутую.

Сословная принадлежность носителей фамилии не зафиксирована в общих источниках, но суффикс «-цев» встречается у крестьянских и мещанских фамилий, реже у дворянских. В дореволюционных метрических книгах фамилия Каравцева встречается спорадически, без привязки к одному региону. В современной России она редкая, что может говорить о локальном происхождении — от прозвища, бытовавшего в одном селе или уезде.