Фамилия Колмаева — женская форма фамилии Колмаев, которая образована от прозвища или имени Колмай. В основе, скорее всего, лежит тюркское слово «колма» — так в некоторых диалектах называли калмыков, либо же «кол» (рука, слуга) с аффиксом принадлежности. Прозвище Колмай могли дать человеку, имевшему отношение к калмыцким степям: либо выходцу из этих мест, либо тому, кто торговал с калмыками или перенял их обычаи. В русских говорах слово «колмыга» означало «неповоротливый, неуклюжий человек», но эта версия менее вероятна для фамилии с суффиксом -ай, который чаще встречается в прозвищах тюркского происхождения.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Колмаев — сын Колмая. Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -ай: Кумай — Кумаев, Толмай — Толмаев. В отличие от фамилий на -ин, здесь не было сужения по женскому роду основы, поэтому Колмаева — стандартная форма для женщин.

Фамилия редкая, встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что подтверждает связь с калмыцким или татарским влиянием. В дореволюционных источниках Колмаевы могли числиться как крестьяне или мещане, но точных сведений о сословной принадлежности нет. В написании возможны варианты Колмаева и Калмаева — оба фиксируются в метрических книгах, что связано с неустойчивостью гласной в первом слоге.