Фамилия Картвели — редкий случай, когда географическое прозвище стало родовым именем. Она образована от этнонима «картвел», то есть «грузин». В русском языке слово «картвел» (или «картвелец») закрепилось как книжное, научное название грузина, в отличие от бытового «грузин». Соответственно, фамилия Картвели — прозвище по национальности: так могли назвать выходца из Грузии, который жил среди другого народа.

Обратите внимание на суффикс. В русской фамильной модели преобладают суффиксы -ов, -ев, -ин, -ский. Здесь же окончание -и — это типичный грузинский фамильный суффикс (сравните: Церетели, Орбели, Эристави). То есть фамилия Картвели не была русифицирована, а сохранилась в исходной грузинской форме. Это указывает на то, что её носитель или его ближайшие предки, скорее всего, сами были этническими грузинами, а не русскими, получившими прозвище «Картвел».

С точки зрения словообразования, фамилия прозрачна: корень «картв-» (от самоназвания грузин «картвели») и окончание -и. В русской среде её могли воспринимать как фамилию без изменяемого окончания (типа «Церетели»), что и закрепилось в документах.

География фамилии сегодня очень широкая, но не плотная. Картвели встречаются и в Грузии, и в России, и в диаспорах, но это не массовая фамилия. В историческом контексте её носителями могли быть выходцы из грузинских княжеских или дворянских родов, которые переселялись в Российскую империю в XVIII–XIX веках, а также представители грузинского духовенства или купечества.

Спорных версий здесь немного: иногда фамилию пытаются возвести к некоему личному имени Картвел, но это маловероятно — имя «Картвел» не зафиксировано как личное, а этноним как основа для прозвища — объяснение прямое и достаточное. Таким образом, Картвели — это «грузинская фамилия о грузине», которая в русском контексте стала редким, но точным маркером этнического происхождения.