Фамилия Колбунов образована от прозвища Колбун, и её происхождение связано как минимум с двумя разными смысловыми ветвями. Первая и наиболее вероятная версия отсылает к диалектному глаголу «колбать» — «плохо шить». В этом случае Колбуном называли незадачливого портного, чьё ремесло не приносило признания у соседей. Вторая версия опирается на слово «колба»: в старину так называли не только лабораторный сосуд, но и пузатый глиняный кувшин с узким горлом — кубышку для хранения постного масла. Отсюда прозвище Колбун могло закрепиться за человеком полным, неуклюжим или, напротив, за тем, кто имел дело с химией и алхимией в те времена, когда такие занятия были редкостью. Есть и третья, менее очевидная нить: в некоторых говорах «колба» означала «голова», поэтому прозвище могло относиться к человеку недалёкого ума.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Колбунов — это «сын Колбуна». Фамилия не относится к числу дворянских или широко распространённых, её география тяготеет к северным и центральным регионам России, где фиксировались диалектные формы исходных слов. Примечательно, что в отличие от фамилий, образованных от церковных имён, Колбунов держится на бытовом прозвище — ярком, нередко ироничном, которое давали по внешности, занятию или повадке. Таким образом, предки современных Колбуновых могли быть либо ремесленниками-портными, либо людьми, чья внешность или характер дали повод для меткого народного сравнения с кубышкой или химическим сосудом.