Фамилия Кольченко — одна из тех, что образована по украинской модели от прозвища или мирского имени. В её основе лежит слово «кольцо», а суффикс -енко указывает на происхождение: в украинской традиции такие фамилии означали «сын» или «потомок» того, кто носил прозвище Кольцо. То есть Кольченко — это буквально «сын Кольца».

Прозвище Кольцо в старину было не редкостью. Чаще всего его давали мужчинам, которые носили в ухе серьгу-кольцо. Обычай этот был распространён в разных слоях общества: и среди простых солдат, и среди командиров. В «Севастопольских рассказах» Толстого упоминается «солдат с серьгой в ухе», а в «Поединке» Куприна серебряную серьгу носит даже командир полка.

В письменных источниках прозвище встречается с XIV века. В Москве жил родоначальник княжеского рода Кольцовых — Василий Кольцо Мосальский. Позже, в 1626 году, в Чебоксарах упоминается стрелецкий голова Михаил Васильевич Кольцов. А один из сподвижников Ермака носил прозвище Кольцо — оно настолько закрепилось, что в документах почти вытеснило его настоящее имя.

Фамилия Кольченко отличается от более распространённой Кольцов. Если Кольцовы — это русская фамилия на -ов, указывающая на принадлежность к роду Кольца, то Кольченко — украинская, с типичным патронимическим суффиксом. Такая модель была особенно популярна в Левобережной Украине, в землях бывшего Гетманщины, где фамилии на -енко стали массово оформляться уже в XVII–XVIII веках.

Встречается и альтернативная версия: основа «кольч-» может восходить не к «кольцу», а к слову «кольчуга» — тогда прозвище Кольчуга давали человеку, имевшему отношение к доспехам, либо воину, который их носил. Однако эта гипотеза менее убедительна: фамилии на -енко от прозвищ, связанных с предметами быта и украшениями, встречаются чаще, чем от названий доспехов. К тому же форма «Кольченко» естественнее выводится из «Кольцо» через усечение и добавление суффикса, чем из «Кольчуга» (тогда было бы Кольчуженко или Кольчугин).