Фамилия Картамышева — одна из тех русских фамилий, в основе которой лежит тюркское прозвище, а не славянское имя или ремесло. Исходное прозвище — Картамыш. Самая распространённая версия связывает его с названием реки Куртамыш, притока Тобола, протекающей на территории современной Курганской области. Человек, живший на её берегу, мог получить прозвище по месту жительства. В русском языке название реки со временем могло измениться: «Куртамыш» превратилось в «Картамыш» под влиянием местных говоров или при записи фамилии в документах.

Есть и другая гипотеза, менее надёжная, но тоже имеющая право на существование. Она возводит прозвище к монгольскому слову «хөөртэй» — «веселый, забавный». В этом случае Картамышем называли человека с лёгким, общительным нравом, и прозвище описывало характер, а не место.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Картамыш добавился суффикс -ев (фонетический вариант -ов после шипящего), указывающий на принадлежность: «сын Картамыша». Ударение в фамилии падает на второй слог: Карта́мышева.

Картамышевы — не просто носители редкого прозвища, а старинный русский дворянский род. Известен он с XVII века. Род был внесён во II и VI части родословных книг Курской, Московской и Харьковской губерний. VI часть — это «древнее дворянство», то есть род, чьё благородное происхождение документально подтверждено до 1685 года. Это означает, что предки Картамышевых владели поместьями и несли службу ещё при первых царях династии Романовых. География (Курск, Москва, Харьков) указывает на южное, пограничное происхождение рода — типичный ареал для служилых людей, получивших земли на «диком поле».