Фамилия Колесановы (в документах чаще встречается в форме мужского рода — Колесанов) оставляет пространство для двух версий происхождения. Первая и самая прямая: её основа — прозвище Колесан, связанное с ремеслом. Слово «колесо» здесь ключевое: Колесаном могли называть мастера-колёсника, то есть того, кто делал и чинил колёса для телег и повозок. В славянских говорах такой род занятий давал устойчивые прозвища, которые затем закреплялись за семьёй. Вторая версия — личная, антропонимическая. Колесан могло быть производной, народной формой крестильного имени Николай (от греческого «николаос» — победитель народов). Подобные сокращения и переделки имён в быту были обычны: Коля, Колес, Колесан. Тогда фамилия пошла бы не от ремесла, а от имени предка.

Фамилия образована по стандартной для русских фамилий модели с патронимическим суффиксом -ов. Она отвечает на вопрос «чей?» и означает «сын Колесана» или «принадлежащий Колесану». Суффикс -ан в основе (Колес-ан) типичен для прозвищ и уменьшительных имён и встречается в фамилиях того же ряда: Сазонов, Балабанов, Курбанов. Если верна ремесленная версия, то фамилия Колесанов стоит в одном ряду с такими «профессиональными» фамилиями, как Колесников, Колёсников, Колёскин. Однако отличие в том, что Колесников образовано напрямую от названия профессии, а Колесанов — через прозвище, что встречается реже.

География фамилии не обширна. Колесановы встречаются в разных регионах России, но без выраженного гнезда в одной области. Это говорит о том, что фамилия не была массовой и, вероятно, возникала в разных местах независимо, от разных носителей прозвища или имени. Окончательно определить, какая из версий верна для конкретной семьи, можно только через генеалогическое исследование: запись в метрической книге или ревизской сказке может показать, был ли предок записан как Колесан или как Николай по документам.