Фамилия Колмагорцева — женская форма, исходная мужская — Колмагорцев. В её основе лежит не имя и не ремесло, а топоним, причём довольно узнаваемый. Носитель фамилии в прошлом, скорее всего, происходил из мест, связанных с названием Колмагоры. Под этим именем в русских говорах и в документах XVII–XVIII веков нередко фигурировала Холмогоры — древнее село (позже город) на Северной Двине, родина Ломоносова. Местный диалектный вариант «Колмогоры» (с аканьем и перестановкой согласных) дал прозвище «Колмагорец» — выходец оттуда. Суффикс -ец в таких случаях указывал на человека по месту жительства: ср. «казанец», «туляк». Позже к этому прозвищу добавился типичный русский фамильный суффикс -ов, и образовалась фамилия Колмагорцев.

Интересно, что фамилия закрепилась именно в форме с «а» в первом слоге — Колмагорцев, а не Колмогорцев. Это прямое фонетическое свидетельство: предки говорили на акающем говоре, характерном для средней полосы и севера, где безударное «о» произносили как «а». Ударение в фамилии падает на третий слог: Колмаго́рцева.

Вторая, менее вероятная версия возводит основу к слову «колмак» (так в некоторых диалектах называли колпак или шапку), но она не выдерживает критики: суффикс -ец и связь с конкретной географической точкой — Холмогорами — объясняет фамилию гораздо проще и логичнее. Сословной привязки у Колмагорцевых нет: выходцами с севера были и крестьяне, и купцы, и священники. Фамилия редкая, встречается в основном в центральных и северных регионах России, а также в среде старообрядцев, которые нередко переселялись и сохраняли архаичные формы названий.