Фамилия Колмачихина, при всей своей внешней необычности, образована по типичной для русского Севера и Сибири модели. Если снять окончание -а, указывающее на женский род, то основа — Колмачихин. Это притяжательное прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?» и означающее «сын или потомок Колмачихи». А сама Колмачиха — это женщина, чей муж или отец носил прозвище Колмак.

Ключ к пониманию фамилии — слово «колмак». В русских говорах, особенно в сибирских и уральских, колмаком называли шапку, колпак, иногда — высокий головной убор. Слово заимствованное, восходит к тюркскому «калмак» (остаток, оставшийся), но в русском языке прочно закрепилось именно за головным убором. Отсюда прозвище Колмак: его мог получить человек, носивший заметную, необычную шапку, либо мастер-шапочник. Встречается и другая версия: колмаками в некоторых местах называли переселенцев, «оставшихся» на новом месте, но она менее убедительна, так как для прозвищ чаще брали внешний признак, а не социальный статус.

Фамилия Колмачихин — яркий пример «матримониальной» (по имени хозяйки дома) модели. Суффикс -их- характерен для северных и сибирских фамилий: он образовывал название жены или вдовы по прозвищу мужа. Жену Колмака называли Колмачиха. Её дети, особенно сыновья, получали фамилию Колмачихины. Такая модель распространена в Вологодской, Архангельской областях, в Пермском крае, а также у сибирских старожилов. Сама фамилия Колмачихина, соответственно, принадлежит женщине из этого рода.

Несмотря на редкость, фамилия не уникальна. Встречается в основном на Урале и в Западной Сибири. Есть однокоренные варианты: Колмаков (самый частый), Колмачков, Колмак. Форма с суффиксом -их- сохраняет архаичный, «домашний» оттенок: так в деревне называли не просто человека, а целое семейное гнездо, связанное с прозвищем предка.