Фамилию Кардавильцев стоит разбирать с конца — по суффиксу. Типичное окончание -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Кардавильцев. Но основа здесь нестандартная. В русских фамилиях редко встречается корень с мягким знаком перед суффиксом. Это намекает на то, что прозвище или имя, от которого пошла фамилия, звучало как Кардавиль или Кардавильц. Скорее всего, это была фамилия, образованная от прозвища Кардавилец: человек из некоего места или носитель определённого качества, а затем к основе добавили стандартный патронимический суффикс -ев. То есть первоначально Кардавильцев — это «сын Кардавильца».

Самая правдоподобная версия происхождения корня — от тюркского или кавказского слова «карда» (брат, родич, товарищ) и суффикса -виль, который мог быть либо искажённым «-биль» (знающий, сведущий), либо частью сложного имени. В таком случае Кардавиль — «брат-знаток» или «родственник-советчик». Вторая версия — от названия населённого пункта, например, Кардавиль (гипотетическое село) или от реки Карда (гидроним встречается в бассейне Дона и Северного Кавказа). Тогда Кардавильцев — переселенец из тех мест.

Редкий суффикс -ильц- в основе делает фамилию уникальной. В русском ономастиконе нет массовых параллелей. Можно вспомнить разве что фамилию Кардашев (от тюркского «кардаш» — брат), но Кардавильцев стоит особняком. Географически фамилия почти не встречается за пределами юга России и, возможно, казачьих областей. Это косвенно подтверждает версию о тюркском или горском влиянии: на Дону и Кубани прозвища с корнем «карда» давали пришлым или тем, кто был в дружбе с местными народами.

Социальный состав: по модели образования (патроним от прозвища) фамилия могла принадлежать как крестьянам, так и казакам или однодворцам. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» или «Гербовнике» не значится. Известных носителей в истории нет — фамилия осталась локальной, не попала в столичные переписи. Это типичная «низовая» фамилия, которая хорошо сохранила исходное прозвище, почти не изменив его за 300 лет.