Фамилия Колчаки — это редкий пример фамилии, сохранившей форму множественного числа. Чаще всего такие фамилии оканчиваются на -их, -ых (Седых, Долгих), но здесь мы видим окончание -и, что встречается у фамилий украинского, белорусского или польского происхождения. В русской традиции фамилии на -и обычно указывают на принадлежность к роду или семье: Колчаки — это «те, кто из рода Колчака» или «семья Колчаков». Такая модель образования характерна для западных и южных регионов бывшей Российской империи.

Основа фамилии — прозвище Колчак. Его происхождение спорно, но наиболее убедительная версия связывает его с тюркским словом «колчак» (kılçak) — «кривая сабля» или «изогнутый клинок». В русских говорах слово «колчак» фиксировалось в значении «кривой нож» или «сабля», а также как название конской болезни — «колчик» (опухоль на ноге лошади). Второе значение могло дать прозвище ветеринару или коновалу, но первое, «кривой клинок», вероятнее: так могли прозвать человека с кривыми ногами, хромого или того, кто носил оружие необычной формы.

Есть и альтернативная версия: от диалектного «колча» — «глухой, глуховатый человек», но она менее распространена. В ономастических работах (например, у Б. Унбегана) фамилия Колчак рассматривается как тюркизм, вошедший в русский язык через казачью среду. Известный носитель — адмирал Александр Колчак, но его фамилия имеет ту же основу, хоть и в мужской форме (Колчак), а не в родовой (Колчаки). Таким образом, предки носителей фамилии Колчаки могли быть казаками, военными или людьми, получившими прозвище за внешность или походку.

Географически фамилия встречается редко, в основном на юге России и Украины, что подтверждает её связь с тюркскими заимствованиями. Встречаются варианты написания с одной «к» (Колчаки), но это скорее орфографическая ошибка, чем отдельная ветвь.