Фамилия Картавовы ведет начало от прозвища Картавый. В старину картавым называли человека с нечетким произношением, который шепелявил или не выговаривал некоторые звуки. Прозвище могло закрепиться за конкретным человеком по заметной речевой особенности и со временем перейти в фамилию. Однако существовала и другая традиция: в крестьянской среде прозвища нередко давали как обереги, чтобы отвести от ребенка злые силы. В этом случае Картавым могли назвать младенца намеренно, желая скрыть его истинные достоинства от сглаза. Такая практика была особенно распространена в славянских семьях, где детям давали прозвища с противоположным значением — например, здорового мальчика называли Хворым, а говорливого — Немым. Картавый в этом ряду — не указание на реальный дефект речи, а ритуальное имя-оберег.

Словообразовательная модель фамилии типична для восточнославянского ономастикона: суффикс -ов присоединился к основе прилагательного Картав-, образовав отчество-фамилию. Такая модель преобладала в центральных и северных губерниях России, где фамилии на -ов и -ев составляли подавляющее большинство. Фамилия Картавовы, таким образом, буквально означает «принадлежащие Картавому» или «потомки Картавого».

В отличие от распространенных фамилий, образованных от церковных имен, Картавовы — редкий случай, когда в основе лежит именно прозвище, а не крестильное имя. Сравните с однокоренными фамилиями: Картавых (в говорах, где притяжательность выражали суффиксом -их/-ых), Картавин (от основы с другим суффиксом) или Карташов (от южнорусского варианта «карташ» — картавый человек). Каждая из них указывает на один и тот же корень, но закрепилась в разных диалектных зонах.

Точное время появления фамилии Картавовы установить сложно: в письменных источниках она могла фиксироваться с XVI–XVII веков, когда у крестьян и посадских людей начали массово появляться наследственные фамилии. Однако окончательно говорить о месте и дате возникновения можно только после анализа конкретных архивных записей — метрических книг, ревизских сказок или писцовых книг. Без них любая версия остается реконструкцией, пусть и вполне правдоподобной.