Фамилия Кольльцова — редкий случай, когда на письме осела живая особенность произношения. Двойное «л» в корне — не опечатка и не случайность. В русских говорах, особенно северных и северо-западных, звук [л] перед мягким знаком часто произносится долго, с усилением. Человек, записывавший фамилию в церковной книге или при переписи, передал это звучание буквально: «Кольльцова» вместо привычного «Кольцова». Так что перед нами не столько грамматическая форма, сколько фонетический снимок XIX — начала XX века.

Основа фамилии — прозвище Кольцо. В старину кольцо было не просто украшением. Оно служило оберегом, знаком рода и символом брачного союза. Прозвище Кольцо могли дать человеку, который носил заметное кольцо, делал их (кузнец-ювелир) или, по народной примете, родился в рубашке — «счастливым». Иногда так называли того, кто был «круглым» по характеру: покладистым, умеющим замыкать дело, вести хоровод.

Суффикс -ов- в фамилии Кольльцова указывает на типичную модель образования от мужского прозвища: «чей?» — «сын Кольца». Женская форма Кольльцова говорит о том, что в семье главой или основателем рода был мужчина по прозвищу Кольцо. Фамилия эта — крестьянская или мещанская, без дворянского корня. Дворяне Кольцовы (с одним «л») известны, но двойное «л» — верный признак того, что предки жили в среде, где письменность не была нормой, а фамилию записывали на слух.

Встречается такое написание в основном в документах по Архангельской, Вологодской и Вятской губерниям. Если искать корни, стоит обратить внимание именно на север России. Кстати, фамилия Кольцов (с одним «л») встречается повсеместно, а вот Кольльцова — штучный экземпляр, который сразу выделяет носителя из ряда однофамильцев.