Фамилия Колантаевский звучит как типичная «географическая» фамилия польского или западнорусского образца. Суффикс -ский (в польском варианте -ski) указывает на дворянское или шляхетское происхождение, но в XIX веке такие фамилии массово получали и выходцы из духовенства, и мещане, и крестьяне при переходе на фамилии по названию места рождения или владения.

Основа фамилии — Колантаев (или Колонтаев). Это, скорее всего, топоним: село или местечко с названием Колантаево, Колонтаев. Такие названия встречаются на территории Украины и юга России. Самое известное — село Колонтаев (иногда пишут Колонтаево) в Харьковской области, а также несколько деревень с похожими корнями в Беларуси. Человек, переселившийся оттуда, получал прозвище «Колантаевский» — то есть «из Колонтаева».

Корень «Колант-» или «Колонт-» может восходить к тюркскому или иранскому слову. В тюркских языках есть слово «колан» (дикий осёл, кулан) или «кола» (рука, приток, ответвление). Но более вероятна связь с личным именем или прозвищем Колонтай. В древнерусских и украинских источниках встречается имя Колонтай (например, воевода Колонтай упоминается в летописях). Оно могло означать «буян», «задира» или происходить от тюркского «колон» — «ручной, послушный». Таким образом, сначала появилось прозвище Колонтай, от него — название села Колонтаев (как «принадлежащее Колонтаю»), а уже от села — фамилия Колантаевский.

В польской ономастике фамилия могла писаться как Kołantajewski или Kołontajewski. В русских документах XIX века встречаются варианты: Колонтаевский, Калантаевский, Колонтайский. Разнобой в написании (а/о) связан с аканьем — в безударном положении «о» звучало как «а», и писарь записывал на слух.

Сословная принадлежность носителей могла быть разной. Если фамилия действительно шляхетская, то предки владели землёй в окрестностях Колонтаева. Но чаще встречаются Колантаевские среди духовенства: семинаристы часто брали фамилию по названию родного села, заменяя суффикс -ский на более благозвучный. В метрических книгах Киевской и Подольской губерний фамилия Колантаевский встречается у священников и псаломщиков.

Сегодня фамилия редкая. Основные носители живут в России, Украине и Беларуси, а также в диаспорах в США и Канаде (потомки эмигрантов начала XX века).