Фамилия Кольчугова — женская форма, а её мужской вариант Кольчугов. В основе лежит слово «кольчуга» — доспех из металлических колец. Прозвище Кольчуга на Руси давали не только воину, который сам носил такую броню, но и мастеру, который её изготавливал: кузнецу-кольчужнику. В переписных книгах XVI–XVII веков встречаются прямые указания на ремесло: например, «Кольчуга, кузнец» из новгородских писцовых книг. Таким образом, предок носительницы фамилии с высокой вероятностью был либо профессиональным оружейником, либо дружинником, для которого кольчуга была опознавательной деталью облика.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для русских фамилий: прозвище Кольчуга плюс патронимический суффикс -ов, означающий «чей?» — «сын Кольчуги». Важно, что суффикс -ов, а не -ин, хотя слово женского рода: в прозвищах, оканчивающихся на -а, выбор суффикса зависит от ударения и исторической традиции. Форма Кольчугов (а не Кольчугин) закрепилась в северных и центральных областях России, где прозвища на -а часто давали суффикс -ов по аналогии с мужскими именами.

Менее вероятная, но возможная версия — происхождение от нецерковного имени Кольчуга. В древнерусской антропонимии такие «защитные» имена иногда давали детям, чтобы уберечь от сглаза или болезней, как бы «заковав» их в броню. Однако в данном случае связь с ремеслом или военным делом выглядит убедительнее: прозвище по профессии — самый частый источник фамилий этого типа.

Фамилия Кольчугов встречается в разных регионах, но заметно чаще в старых купеческих и мещанских списках Поволжья и Урала, где было развито оружейное и металлообрабатывающее производство. В дворянских родословных книгах эта фамилия не отмечена — она осталась в среде ремесленников и служилых людей низших чинов. Современные носители фамилии могут найти её следы в архивных документах по городам Тула, Златоуст, Нижний Новгород — центрам кузнечного дела.