Фамилия Картабаев — яркий пример тюркского наследия в русских фамилиях, и её разбор стоит начать не с корня, а с географии. Носители фамилии традиционно сосредоточены в Казахстане, Киргизии и среди башкир, хотя встречается она и у татар. Это сразу указывает на основу: фамилия образована от тюркского имени или прозвища.

Основа «Картабай» разлагается на две части: «карта» и «бай». «Бай» в тюркских языках — это «богач», «господин», «хозяин», часто входило в состав имён как пожелание богатства и знатности. А вот с «карта» сложнее. В казахском и башкирском языках «ҡарт» (карт) означает «старый», «старик». Соответственно, Картабай — это «старый богач» или «почтенный старец-богатей». Такое имя могли дать либо ребёнку в почтение к старшему родственнику, либо как охранительное имя — чтобы ребёнок жил долго, до старости.

Есть и вторая, менее распространённая версия. В некоторых тюркских диалектах «карта» может быть искажением от «карт» в значении «сокол» или «ястреб» (сравните с монгольским «харцага»). Тогда Картабай — «сокол-богач», то есть хозяин охотничьей птицы или человек с характером хищной птицы. Эта версия слабее, так как в антропонимии тюрков «бай» чаще соединяется с социальными или возрастными характеристиками, чем с названиями птиц (для птиц есть отдельные аффиксы).

Суффикс «-ев» — русский патронимический, указывающий на принадлежность («сын Картабая»). В отличие от фамилий на «-ов», здесь он стоит после мягкого согласного «й», что типично для адаптации тюркских имён. Если бы фамилия осталась в исконной форме, она звучала бы как Картабайулы (в казахском) или Картабаев (в башкирском варианте с аффиксом -ов).

Интересная деталь: в русских документах XIX — начала XX века фамилию могли записывать по-разному — Картабаев, Картабай, иногда через «а» во втором слоге (Картабаев). Но единообразие закрепилось за формой с «е» в суффиксе, что сближает её с массой других фамилий тюркского происхождения (Турсумбаев, Кушербаев). Социально предки носителя фамилии скорее всего были скотоводами или мелкими землевладельцами — «бай» не обязательно означал феодала, часто это был просто зажиточный крестьянин, уважаемый в ауле за возраст и достаток.