Фамилия Колегаева — женская форма фамилии Колегаев, и её происхождение напрямую связано с мужским прозвищем Колегай. В основе лежит диалектный глагол «колегать» — так в некоторых русских говорах, особенно на юге и юго-востоке, называли хромоту или прихрамывающую походку. Колегаем могли прозвать человека, который приволакивал ногу, шёл вразвалку или имел заметную хромоту. Прозвища по физическим особенностям — один из древнейших пластов русских фамилий, и здесь нет ничего уничижительного: в крестьянской среде меткое слово закреплялось за человеком как отличительный признак, часто теряя негативный оттенок уже во втором поколении.

Модель образования проста и типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкой основы) присоединился к основе Колегай, дав фамилию Колегаев. Форма Колегаева — это притяжательное прилагательное в женском роде, буквально означавшее «жена Колегаева». В русской традиции такие фамилии закрепились за женщинами как неизменяемая форма, хотя в официальных документах XIX века можно встретить и вариант «Колегаева» как родовую фамилию для всей семьи.

Интересная деталь: у фамилии есть «двойник» — Колегов, который может происходить от того же корня, но с другим суффиксальным оформлением. Если Колегаев образован от прозвища на -ай (Колегай), то Колегов — от более краткой формы Колег. Встречаются обе фамилии в одних и тех же регионах, что говорит о вариативности народного словообразования. Словарь Б. Унбегауна относит фамилии с суффиксом -ай к характерным для южнорусских областей, что подтверждает гипотезу о географическом происхождении Колегаевых — скорее всего, из Курской, Воронежской или Ростовской губерний.

Встречается и версия, связывающая основу с тюркским словом «кол» (рука) или «колга» (помощник), но она менее убедительна: фамилия звучит по-русски, имеет прозрачную славянскую этимологию и не требует привлечения иноязычных корней. Скорее всего, предки носителей фамилии Колегаева были крестьянами или ремесленниками, получившими прозвище за особенность походки, и эта черта оказалась настолько заметной, что пережила века в фамильном имени.