Фамилия Кольчук — яркий пример того, как прозвище, данное по внешнему признаку или роду занятий, закрепилось в родовом имени. Её основа — слово «кольчуга», доспех в виде рубашки из металлических колец. Однако прямой связи с воином или кузнецом-оружейником может и не быть: прозвище Кольчук нередко давали человеку с характерной приметой — родинкой, шрамом или, что вероятнее, необычной, «кольчатой» шевелюрой, когда волосы вились мелкими кольцами. В этом случае прозвище было чисто описательным, как и многие другие «вещные» фамилии (Топор, Шапка, Ложка).

Словообразовательная модель типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ук (-чук после шипящих и к) указывает на принадлежность, чаще всего на сына или ученика. То есть Кольчук — это «сын Кольчука» или «потомок человека по прозвищу Кольчук». Такая модель особенно распространена в западных и южных регионах бывшей Российской империи: на Волыни, в Подолье, на Гродненщине, а также в Беларуси и на западе Украины. В польской ономастике фамилия Kolczuk также фиксируется, что подтверждает её западнорусское происхождение.

Встречается и вторая, более редкая версия: фамилия могла возникнуть от древнерусского имени Кольч, которое, в свою очередь, является производной формой от канонического имени Николай (через народное Микола — Микольч — Кольч). В этом случае суффикс -ук выполняет ту же патронимическую функцию: «сын Кольча». Эта гипотеза менее правдоподобна, но полностью исключать её нельзя, поскольку народные формы церковных имён давали множество фамильных основ.

Интересно, что фамилия Кольчук, в отличие от более частых Кольцов или Кольченко, сохранила исходную прозвищную форму без дополнительных притяжательных суффиксов. Это говорит о том, что прозвище закрепилось как родовое имя в среде, где суффикс -ук был продуктивен, — скорее всего, среди крестьян или мещан западных губерний. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что указывает на её простонародное происхождение.