Фамилия Колмаченко — довольно прозрачный пример украинской модели образования фамилий на -енко. Суффикс -енко в украинской ономастике означает «сын» или «потомок» и исторически был распространён в Поднепровье, Левобережной и Слободской Украине. Соответственно, Колмаченко — это «сын Колмака» или «потомок человека по прозвищу Колмак».

Основа фамилии — прозвище Колмак. Оно, скорее всего, восходит к тюркскому слову «калмак» или «калмык». В русских и украинских говорах «колмак» или «калмак» часто называли выходца из калмыцких степей, человека с раскосыми глазами или просто смуглого, черноволосого. В словаре Даля «калмак» — это прозвище, данное по внешности или по происхождению от калмыков. В XVI–XVII веках, когда в южнорусских и украинских землях активно селились служилые люди и казаки, контакты с кочевыми народами были обычным делом, и такие прозвища-этнонимы встречались часто.

Менее вероятная, но возможная версия связывает Колмака с диалектным «колмачить» — болтать, говорить непонятно (отсюда же «колмак» — косноязычный, заика). Однако тюркское происхождение выглядит убедительнее: этнические прозвища — один из самых продуктивных источников фамилий в украинской среде.

Географически фамилия Колмаченко тяготеет к восточным областям Украины — Полтавщине, Сумщине, Харьковщине, а также к югу России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне и казаки. В ревизских сказках и исповедных ведомостях XIX века носители фамилии чаще всего записаны как государственные крестьяне или казаки, что указывает на непривилегированное, но свободное сословие.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые закрепились у великорусского дворянства и духовенства, Колмаченко осталась фамилией крестьянской и казачьей среды. Её носители не имели громкой истории, но сохранили память о прозвище предка — возможно, заметного человека с необычной внешностью или речью.