Фамилия Кольчунова — женская форма фамилии Кольчунов, и её происхождение уходит корнями в прозвище или профессиональное занятие предка. Основа фамилии — слово «кольчуга», доспех в виде рубашки из металлических колец. Скорее всего, родоначальника фамилии прозвали Кольчугой или Кольчуном за то, что он либо изготавливал кольчуги (был кузнецом-бронником), либо постоянно носил такой доспех — например, был ратником или дружинником. В русской ономастике прозвища по профессии давались часто: кузнеца могли прозвать Кузнецом, а мастера по кольчугам — Кольчугой.

Модель образования фамилии — классическая, через суффикс -ов-: от прозвища Кольчун (или Кольчуга) образовали притяжательное прилагательное «Кольчунов», то есть «сын Кольчуна». Суффикс -ин- в этой фамилии не встречается, что указывает на основу мужского рода с окончанием на твёрдый согласный. Фамилия Кольчунова — типично русская, патронимическая, то есть указывающая на отца.

Географически фамилия Кольчуновых встречается в разных регионах России, но заметна концентрация на юге и в центральной части, где исторически было развито кузнечное ремесло и военное дело. В переписных книгах XVII века встречаются отдельные упоминания людей с прозвищем Кольчуга, но сама фамилия Кольчунов начала фиксироваться позже — в XVIII–XIX веках, когда прозвища окончательно закрепились как наследственные фамилии.

Стоит отметить, что в некоторых говорах слово «кольчуга» могло иметь переносное значение — так могли называть человека с грубой, «железной» внешностью или упрямого, несгибаемого. Поэтому не исключено, что прозвище дали не по ремеслу, а по характеру. Однако версия с профессией кузнеца-кольчужника выглядит более правдоподобной: такие мастера были на Руси в почёте, и их труд был заметен и востребован.

Однокоренные фамилии — Кольчугин, Кольчугов — образованы от той же основы, но с разными суффиксами. Кольчунова отличается от них именно суффиксом -ов-, что может говорить о том, что прозвище предка звучало как «Кольчун» (с окончанием на -ун, характерным для деятеля: бегун, крикун, ворчун). Это ещё один аргумент в пользу профессионального происхождения: «Кольчун» — тот, кто делает кольчуги.