Фамилия Колчеева хранит память о прозвище дальнего предка. Её основа — слово «колчей», которое в старых русских говорах означало человека с характерной походкой. В. Даль в своём словаре поясняет: колчеем называли того, кто «ходит вперевалку, ковыляет, особенно если одна нога короче или ступня выворочена». Прозвище образовали от глагола «колчить» — «хромать, ковылять». Скорее всего, оно закрепилось за человеком из-за заметной хромоты или особой походки, и это стало его уличным именем.

Есть и другая версия, но она менее убедительна: будто бы Колчей — одна из народных форм крестильного имени Николай (в переводе с греческого — «победитель народов»). Однако связь с хромотой выглядит прямее и естественнее для прозвища.

В «Ономастиконе» С. Веселовского встречается раннее упоминание родственного имени: Колча Фёдор Максимович Вельяминов, погибший в 1659 году под Конотопом. Сама фамилия образовалась по обычной для русской ономастики модели: к основе «Колчей» добавили суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Колчеев, то есть сын или потомок Колчея).

Среди носителей фамилии известен Андрей Васильевич Колчеев, гравёр московской фабрики «Циндель». Он родился в 1861 году в селе Хотуни Серпуховского уезда Московской губернии — эта запись сохранилась в архивных документах Москвы. Такие сведения показывают, что фамилия бытовала в центральных русских землях, а сам род был связан с ремесленной средой.