Фамилия Картатаев — редкий случай, когда прозвище перешло в фамилию почти без изменений, а её основа вызывает вопросы даже у специалистов. В ней отчётливо выделяется корень «картат-» и типичный русский фамильный суффикс -ев, который присоединяли к основам на мягкий согласный или -й. Обычно такие фамилии образовывались от имени или прозвища отца: Картатай — сын Картатая, отсюда Картатаев. Но что значило само слово «картатай»?

Самая вероятная версия отсылает к тюркским языкам, где «карта» означает «старый», «пожилой» (ср. татарское «карт» — старик). Удвоение «та» могло возникнуть в диалектном произношении или при адаптации на русской почве. В таком случае Картатай — это прозвище уважаемого старца, старейшины рода или просто пожилого человека. Подобные прозвища были распространены в Поволжье и на Урале, где русские соседствовали с тюркскими народами.

Вторая, менее убедительная гипотеза связывает фамилию с русским диалектным словом «картатый» — рябой, щербатый, то есть человек со следами оспы на лице. Но тогда ожидалась бы форма Картатов или Картатовский. Суффикс -аев указывает скорее на прозвище, оканчивающееся на -ай, чем на прилагательное.

Фамилия редкая и локальная. Встречается преимущественно в центральной России и на юге Урала, что подтверждает версию о тюркском заимствовании в зоне культурного пограничья. В дореволюционных документах Картатаевы могли записываться как крестьяне или мещане — фамилия не дворянская, без «фон» или «де». Прямых указаний на принадлежность к духовенству или казачеству нет.

Если говорить о словообразовательной модели, то Картатаев стоит в одном ряду с фамилиями вроде Болтаев, Калтаев, Толтаев — все они образованы от личных или прозвищных имён с тюркской основой. Русский суффикс -ев лишь оформил их по правилам отечественной антропонимии.