Фамилия Кольчев — редкий пример, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с конкретным ремеслом или занятием. Вопреки возможной ассоциации с «кольчуга», корень здесь иной. Фамилия образована от прозвища Кольч — так в северных и центральных говорах называли кузнеца, который делал кольца, цепи, а также кольчуги. Слово «кольч» — производное от «кольцо» с суффиксом -ч, обозначавшим мастера. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Кольчев буквально значит «сын Кольча» или «из семьи Кольча».

Модель образования для этой фамилии нестандартна. Обычно фамилии от ремесленных прозвищ оканчиваются на -ов (Кузнецов, Плотников). Суффикс -ев здесь появился из-за мягкой основы (Кольч — с мягким «ч» на конце). Это характерно для говоров, где звук «ч» произносился мягче, чем в литературном языке. Встречается также вариант Кольчов с ударением на второй слог — он мог закрепиться в южных регионах, где «ч» твёрдое.

Версия о происхождении от имени Николай через форму Коля (Колька → Кольчев) маловероятна. В русской ономастике фамилии от уменьшительных форм Николая обычно давали -ин (Колькин, Колин) или -ов (Кольцов, Кольков). Суффикс -ев при основе на -ч встречается у профессиональных прозвищ, а не у личных имён. Поэтому гипотезу о связи с именем можно отбросить.

Регионально фамилия тяготеет к бывшим новгородским и вятским землям, где кузнечное дело было развито особенно широко. В писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются упоминания «Кольч» как прозвища мастеров-кольчников. Сословно носители фамилии в основном были ремесленниками или крестьянами, но отдельные ветви могли подниматься в купечество — кузнецы в те времена считались зажиточным сословием.

Стоит отличать Кольчева от фамилии Кольцов. Несмотря на созвучие, Кольцов происходит от прозвища Колец (человек с кольцом в ухе или носу, либо от названия игральной кости), а Кольчев — строго от мастера. Это разные корни, и смешивать их не стоит.