Фамилия Нартышева — женская форма фамилии Нартышев, и её разбор стоит начать с суффикса. Суффикс -ев (в мужском варианте) указывает на притяжательное значение: «чей?» — Нартышев, то есть сын или потомок человека по прозвищу Нартыш. Это типичная модель русских фамилий, образованных от прозвищ или имён, оканчивающихся на твёрдый или шипящий согласный.

Корень фамилии — «нарт» — сразу отсылает к двум разным, но одинаково возможным источникам. Первый и самый вероятный — тюркское слово «нарт» или «нарты», означающее «гранат» (плод) или, в переносном смысле, «рубин», «драгоценный камень». В татарском, башкирском и других тюркских языках это слово могло стать личным именем или прозвищем (Нарт, Нартыш) — так могли назвать человека с румяным лицом, смуглой кожей или просто в знак пожелания богатства и красоты. В таком случае фамилия Нартышева — потомок человека с тюркским именем, что характерно для многих русских фамилий, особенно в Поволжье и на юге России.

Вторая версия — отсылка к северным нартам, то есть к саням, на которых ездят на оленях или собаках. Прозвище Нартыш могли дать человеку, который делал нарты, торговал ими или был возчиком. Эта гипотеза правдоподобна, но менее вероятна: фамилия Нартышев не частотна в регионах Крайнего Севера (Якутия, Архангельская область), где нарты — бытовой предмет. Тюркская версия подтверждается и распространённостью похожих фамилий (Нартов, Нартовский, Нартушев) в Татарстане, Башкортостане, Оренбуржье.

С точки зрения словообразования, основа «Нартыш» могла быть уменьшительной или ласкательной формой от имени Нарт (как, например, Гавриш от Гаврила). Суффикс -ыш нередко встречается в прозвищах и некалендарных именах (Малыш, Глупыш, Кудряш). Таким образом, Нартышев — это «сын Нартыша», а Нартыш — человек, которого за глаза называли «гранатовым» или «румяным». Фамилия редкая, в официальных списках встречается спорадически, без явной привязки к какому-то одному дворянскому роду или сословию. Скорее всего, предки носительницы фамилии были крестьянами или мещанами из регионов с тюркским влиянием.