Фамилия Колгунов образована от прозвища или мирского имени Колгун. Основа восходит к диалектному слову «колгун» — так в ряде русских говоров, особенно на севере и в Сибири, называли беспокойного, суетливого человека, который постоянно в движении, «колготится». Глагол «колготиться» означает хлопотать, суетиться, иногда — ссориться или спорить. Таким образом, прозвище Колгун могли дать либо непоседе, либо человеку со вздорным, неуживчивым характером.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединяется к основе, указывая на принадлежность — «сын Колгуна» или «из семьи Колгуновых». Фамилия стоит в ряду однокоренных: Колганов, Колгатин, Колгушкин. Но если Колганов чаще связывают с тюркским именем Колган, то Колгунов — случай чисто славянского прозвища, без иноязычного следа. Унбегаун в «Русских фамилиях» не выделяет Колгунова в отдельную статью, но относит подобные образования к группе прозвищных фамилий на -ов, что подтверждает бытовое происхождение.

Географически фамилия встречается в основном в центральных и северных областях России: в Архангельской, Вологодской, Кировской областях, а также в Поволжье. Это коррелирует с ареалом диалектного слова «колгун» — в южных говорах оно почти не употребляется. Социальный состав носителей, судя по архивным записям XIX века, преимущественно крестьянский и мещанский: Колгуновы значились среди государственных крестьян и посадских людей.

В написании фамилии возможна путаница с Колгановым — разница в одной гласной, но корни разные. Встречается вариант с двойным «н» — Колгуннов, но он редок и скорее всего результат ошибки переписчиков. Фамилия недворянская, не получила широкой известности через знаменитых носителей, но сохранилась устойчиво, без угасания, что говорит о прочной локальной традиции.