Фамилия Картеев — из числа относительно редких, но прозрачных по своей структуре. Она образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или на -й. В данном случае основа — Картей.

Спор о происхождении этой основы сводится к двум версиям, и одна из них заметно убедительнее. Первая и самая вероятная: Картей — это усечённая, обиходная форма крестильного имени Никита (в народном произношении Микита). От него через цепочку Микита → Микитка → Микитей → Китей → Картей могло образоваться прозвище. Путь сложный, но для русской антропонимии XVII–XVIII веков типичный: имена и прозвища сокращали, переставляли слоги, добавляли ласкательные суффиксы. Вторая версия выводит Картея из тюркских языков, где «карт» означает «старый» или «старец». Однако для фамилии с русским суффиксом -ев такое объяснение менее органично: тюркские основы обычно давали фамилии на -ов (Картов), а не на -ев.

Словообразовательно фамилия Картеев стоит в одном ряду с Митеевым, Котеевым, Фатеевым — все они образованы от разговорных вариантов канонических имён. Носители фамилии, скорее всего, происходят из центральных или южнорусских регионов, где были распространены подобные усечения. Первым известным Картеевым мог быть крестьянин или посадский человек, которого в документах записали по прозвищу отца — Картей.

Географически фамилия встречается в основном в Курской, Воронежской и Рязанской областях, что косвенно подтверждает версию о русском происхождении: именно в этих краях активно бытовали формы вроде «Микитей» и «Картей». Дворянских родов с этой фамилией в дореволюционных родословных книгах не зафиксировано — Картеевы оставались в крестьянском и мещанском сословии.