Фамилия Картпаева — яркий пример того, как географическое название становится родовым именем. Её основа, «Картпай», почти со стопроцентной уверенностью указывает на конкретную местность. В тюркских языках, особенно в казахском, «карт» может означать «старый», а «пай» — «богатый» или «доля», но в данном случае перед нами не прозвище, а топоним. На карте Казахстана есть несколько урочищ и зимовок с названием Картпай, например, в Карагандинской области. Фамилия, скорее всего, образовалась по модели «житель такой-то местности»: человека, происходившего из аула Картпай, называли Картпаевым, а его жену или дочь — Картпаевой.

Суффикс «-ев» в фамилии — русская патронимическая огласовка, типичная для фамилий, которые оформлялись в документах XIX–XX веков при взаимодействии тюркского населения с русской администрацией. Фонетически более логичным был бы вариант Картпайулы (сын Картпая) или Картпайкызы (дочь Картпая), но при записи в метрические книги и паспорта выбрали привычную для русского уха форму с суффиксом принадлежности. Поэтому фамилия звучит не как «Картпаева» (с ударением на первый слог, что было бы по-тюркски), а как «Картпаева» (с ударением на второй слог, по-русски).

Встречается фамилия почти исключительно в Казахстане и среди казахской диаспоры. В России, особенно в приграничных с Казахстаном регионах (Астраханская, Оренбургская области), она редка, но возможна. Носители фамилии, скорее всего, потомки скотоводов или земледельцев из тех мест, где находился аул Картпай. Интересно, что в отличие от многих русских фамилий, где суффикс «-ев» указывает на отчество (Иван -> Иванов), здесь он прикреплён не к личному имени, а к названию поселения — это так называемая топонимическая фамилия, что для тюркского ареала вполне обычно.

Другие версии, например, связь фамилии с прозвищем «Карт пай» («старый богач»), маловероятны: такое прозвище было бы слишком прямолинейным и нехарактерным для традиционной ономастики, где скорее бы дали имя Байкарт (богатый старик). Более правдоподобно, что «Картпай» — это сложное слово, где «пай» — не «богач», а «часть, доля» (в значении «надел земли»), и тогда «Картпай» означает «старый надел» или «старое пастбище». В любом случае, корень фамилии крепко связан с землёй и местом, а не с личными качествами предка.