Фамилия Картовенков — редкий случай, когда суффикс -енков присоединился не к имени или прозвищу, а к уже готовой фамилии. В основе лежит фамилия Картовенко, типичная для украинской или южнорусской традиции: Картовенко — это «маленький Карт» или «сын Карта». Исходное прозвище Карт могло означать человека коренастого, плотного (от диалектного «картый» — низкорослый, крепыш), либо того, кто играл в карты или делал карты (картёжник, карточный мастер). Вторая версия — от имени Карп через промежуточную форму Картов, но тогда ждали бы фамилию Карповенков, а не Картовенков, так что связь с прозвищем Карт правдоподобнее.

Суффикс -енков — типичный для северных и центральных областей России (Тверская, Ярославская, Владимирская губернии). Он означает «чей-то сын» или «потомок». Таким образом, Картовенков — это «внук Картовенко» или «сын человека по фамилии Картовенко». Фамилия появилась в те времена, когда потомки украинских переселенцев или выходцев с юга оседали в великорусских землях и их родовое прозвание обрастало новым суффиксом по местной модели.

С точки зрения социального контекста, фамилия не указывает на дворянское происхождение. Скорее всего, её носили крестьяне или мещане. В документах XVIII–XIX веков такую фамилию могли записать как Картовенков, реже Картовенкоф или Картовинков — из-за неустойчивости написания в приходских книгах.

Интересно, что в русской ономастике есть похожие цепочки: Коваль → Коваленко → Коваленков, Бондарь → Бондаренко → Бондаренков. Картовенков — из того же ряда, но с более редкой и тёмной основой. Встретить её можно в единичных записях по Тверской и Смоленской губерниям, а также среди потомков переселенцев в Сибири.