Фамилия Колмагоров крепко привязана к географии, и это лучшая зацепка для её разбора. Вопреки распространённому мнению, корень здесь не связан с горами или каким-либо рельефом. Всё упирается в топоним — название старинного села Холмогоры в Архангельской области. Выходцы оттуда получали на Урале и в Зауралье прозвище «Колмогор» или «Холмогор», которое затем и закрепилось в фамилии.

Самая ценная деталь — историческое название села. В летописях XIV века оно фиксируется как «Колмогоры», а не «Холмогоры». Форма с начальным «Х» закрепилась позже, под влиянием литературной нормы. Поэтому фамилия Колмагоров сохранила архаичное, долитературное звучание — через «К» и «а» в первом слоге. Это не ошибка письма, а прямой отпечаток диалектного произношения переселенцев.

Село Холмогоры (бывшие Колмогоры) основали новгородцы ещё в XII веке как опорный пункт для торговли с Севером. Выходцы оттуда активно осваивали Урал и Сибирь. Именно поэтому фамилия Колмагоров традиционно считается очень распространённой на Среднем Урале и в Зауралье. Носитель фамилии, скорее всего, потомок именно такого переселенца, который увёз с собой на новое место не только пожитки, но и прозвище по месту прежнего жительства.

Модель образования проста и типична: прозвище Колмогор (или Колмагор) плюс патронимический суффикс -ов. Фамилия отвечает на вопрос «чей?» — сын Колмогора. Никаких редких формантов вроде -их или -ский здесь нет, что характерно для фамилий, сложившихся в среде крестьян и посадских людей, а не дворянства.