Фамилия Картавцева — одна из тех, что прямо указывает на личную особенность предка. В её основе лежит прозвище Картавец, а то, в свою очередь, восходит к глаголу «картавить», то есть произносить некоторые звуки неверно, неясно. Чаще всего так называли человека с нечётким произношением, который шепелявил или грассировал.

Модель образования здесь нетипичная и потому интересная. Фамилия образована не напрямую от прозвища с помощью самого распространённого суффикса -ов, а через промежуточную форму — притяжательное прилагательное на -ев. Прозвище Картавец дало форму «Картавцев» (чей? — сын Картавца), а от неё уже возникла фамилия Картавцева. Это редкий случай: обычно фамилии на -ев образуются от основ на мягкий согласный или -ец, но здесь мы видим нестандартную огласовку — не Картавцев, а именно Картавцев, что может указывать на диалектное произношение или особенности местного говора.

Поскольку прозвище было дано по индивидуальному признаку, а не по профессии или месту жительства, фамилия могла возникнуть в любой местности. Однако, судя по данным современных исследований, фамилия Картавцева чаще встречается в южнорусских регионах и на Среднем Урале, куда переселенцы принесли её в XVIII–XIX веках. Сословных ограничений у неё не было: «картавым» могли прозвать и крестьянина, и мещанина, и даже священника — если тот имел дефект речи.

Написание фамилии устойчивое, с буквой «а» в корне. Вариант «Кортавцева» (от диалектного «кортавый») встречается, но крайне редко и считается самостоятельной, хотя и родственной, фамилией. В современном русском языке фамилия сохранила свою прозрачную этимологию, и любой носитель, услышав её, без труда догадается о значении.