Фамилия Кареев напрямую связана с татарским мужским именем Карей, которое чаще всего считают вариантом имени Карай. В основе лежит тюркский корень «кара» со значениями «черный», «большой» или «сильный». Имя Карай могло также означать пожелание «стань грозным, могучим». Такое прозвище или имя мог получить черноволосый человек либо тот, кто выделялся дородностью и физической силой. По обычаю, имя родоначальника закреплялось за потомками с помощью русского суффикса принадлежности -ев, поэтому потомка человека по имени Карей стали называть Кареевым.

С исторической точки зрения фамилия примечательна дворянским родом Кареевых. По преданию, его основал татарин Едигей-Карей, который в XIII веке покинул Золотую Орду, приехал в Рязань и принял крещение с именем Андрей. Его сын Епифан Андреевич Кареев уже числился боярином у великого князя Олега Рязанского. Позже, в Смутное время, Иван Никитич Кареев участвовал в московском осадном сиденье при царе Василии Шуйском. За службу род был внесен в VI и II части родословных книг сразу пяти губерний: Воронежской, Рязанской, Московской, Тульской и Тамбовской.

Среди известных носителей фамилии — русский историк Николай Иванович Кареев (1850–1931) и советская и российская гандболистка Анна Кареева (род. 1977).