Фамилия Картау — редкий пример фамилии, застывшей в форме тюркского прозвища без русских суффиксов. В отличие от большинства русских фамилий, которые оформились через прибавление -ов/-ев, -ин или -ский, Картау сохранила исходное слово почти без изменений. Эта особенность сразу выдает её корни.

В основе лежит тюркское прозвище Картау. Если разобрать его по частям: «карт» — старый, «ау» — в переводе с некоторых тюркских наречий может означать «охота», «ловля» или «понимание». В среде тюркских народов сложные прозвища из двух корней — обычное дело. Самое вероятное значение — «старый охотник» или «старый ловец». Прозвище могли дать опытному, пожилому промысловику, знатоку леса и зверя.

Фамилия стоит в одном ряду с другими русскими фамилиями тюркского происхождения. Та же модель словообразования, что и у знаменитых фамилий Тургенев (от «турген» — быстрый, скорый), Аксаков (от «аксак» — хромой) или Булгаков (от «булгак» — беспокойный). Разница лишь в том, что Картау не обросла типичным русским суффиксом, а вошла в обиход в «голом» виде. Это указывает на то, что носитель прозвища, скорее всего, был выходцем из татарской или другой тюркской среды и фамилию зафиксировали в документах именно так, как звали человека в повседневной жизни.

Географически фамилия тяготеет к южным и восточным регионам России, где исторически было сильное тюркское влияние. Встречается в Поволжье, на Урале, в Сибири. Встречаются варианты написания: Картау, Картаух, Картауш. Последние два, вероятно, появились при адаптации непривычного тюркского окончания к русскому произношению — появился звук «х» или «ш» на конце.

Социальный контекст: предки носителей фамилии Картау были, скорее всего, служилыми людьми, казаками или крестьянами, получившими землю в пограничных районах. Тюркские прозвища часто закреплялись за теми, кто переходил на русскую службу или селился среди русского населения. Фамилия не княжеская и не боярская, а народная, прозвищная — таких в России большинство.