Фамилия Кольмбах — редкий для России случай немецкого географического прозвища, которое закрепилось как наследственное имя. Её основа — немецкое топонимическое название, состоящее из двух частей: «Kohl» (капуста) и «Bach» (ручей). Буквально — «капустный ручей». Так в Германии называли небольшие поселения, возникшие у ручьёв, на берегах которых разбивали огороды. Фамилии, образованные от названий таких мест, типичны для немецкой ономастической модели: человек, переехавший из деревни Кольмбах, получал прозвище «der Kollmbacher», которое при русификации превратилось в Кольмбах.

Русская форма фамилии почти не подверглась адаптации: окончание -бах осталось без изменений, что указывает на сравнительно позднее появление носителей в России — скорее всего, в XVIII–XIX веках, в эпоху приглашения немецких колонистов Екатериной II. Переселенцы из немецких земель оседали в Поволжье, Причерноморье, Закавказье, а также в Петербургской губернии. Среди них были ремесленники, земледельцы и специалисты по горному делу. Фамилия Кольмбах могла принадлежать как крестьянину-огороднику (по созвучию с «капустой»), так и выходцу из конкретного села.

Споров о происхождении почти нет: версия с географическим названием очевидна и подкреплена наличием реальных топонимов в Германии (например, Кольмбах в земле Гессен). Связывать фамилию с еврейскими корнями (по ложной аналогии с фамилиями на -бах) не стоит — в немецкой среде такие названия встречались у всех конфессий. Суффикса нет, так как фамилия заимствована целиком, без добавления русского патронимического суффикса -ов или -ин.

В дореволюционных документах фамилия встречается в формах Кольмбахъ, реже — Кольмбах (с двойным «л» в немецком оригинале). Носители в России, как правило, сохраняли немецкое произношение с ударением на первый слог: Ко́льмбах. В XX веке часть семей сменила фамилию на более русскую (Кольмов, Кольмин), но основная ветвь осталась без изменений.