Фамилия Каргатьева — женская форма мужской фамилии Каргатьев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Каргат. Это слово имеет тюркские корни и восходит к древнетюркскому «карга» — «ворона». В русских говорах, особенно сибирских, «карга» издавна означала и птицу, и, в переносном смысле, сварливую, злую старуху. Однако для формирования фамилии важнее именно тюркский пласт: в татарском, башкирском, казахском языках «карга» — это «ворона», а «каргат» могло быть уменьшительно-ласкательным именем или прозвищем человека с черными, как вороново крыло, волосами или смуглой кожей.

Модель образования типична для русских фамилий: к основе на -т добавляется патронимический суффикс -ев (Каргат + ев). Встречающийся иногда вариант написания с «а» на конце — Каргатева — не меняет сути, а отражает лишь местные особенности произношения или записи в документах. Фамилия редкая, её география тяготеет к Поволжью и югу Западной Сибири — регионам, где веками шло активное смешение русского и тюркского населения. Встретить носителей можно в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Томской областях.

Есть и менее вероятная, но допустимая версия: связь с гидронимом Каргат — рекой в Новосибирской области. В таком случае фамилия могла возникнуть у переселенца, жившего на берегах этой реки, и тогда её следует разбирать не через прозвище, а через топоним с тем же суффиксом. Однако первая версия — от прозвища со значением «вороной» или «черный» — выглядит более органичной для антропонимии, поскольку прозвища по цвету волос и внешности были повсеместны, а река Каргат — объект локальный.

О сословной принадлежности первых Каргатьевых ничего определённого сказать нельзя. Скорее всего, это были крестьяне или посадские люди, но не исключено, что и служилые татары, перешедшие в русское подданство. Фамилия не дворянская и не купеческая — в старых родословных книгах она не значится.