Фамилия Колемасов происходит от дохристианского мордовского имени Колемас. Его точное значение неизвестно, но лингвисты связывают основу с мордовским словом «колема» — «гниение». Скорее всего, имя выполняло функцию оберега: считалось, что «плохое» имя отпугнет от ребенка злых духов и болезни. Такая традиция была распространена у многих народов Поволжья.

Однако есть и другая версия. В Пензенской области протекает река Колемас, правый приток Сердобы. Название гидронима тоже восходит к слову «колема» — в этой местности богатые залежи торфа, и вода в реке имеет характерный цвет и запах. Не исключено, что прозвище Колемас получил человек, живший на берегах этой реки или переселившийся оттуда.

Фамилию образовали по стандартной русской модели с патронимическим суффиксом -ов: Колемас → Колемасов, то есть «сын Колемаса». Носители фамилии в основном встречаются в Пензенской, Тамбовской областях и Мордовии — на территории исторического расселения мордвы.

Любопытная деталь: в Земетчинском районе Пензенской области жителей села Нижняя Матчерка в прошлом дразнили колемасами. Почему возникло это прозвище, местные старожилы уже не объясняют, но сам факт говорит о том, что слово бытовало и как коллективное именование.