Фамилия Колмогорцевы — один из тех случаев, когда фамилия прямо указывает на родину предка. В основе лежит не имя и не прозвище по ремеслу, а название места — старинного села Холмогоры в Архангельской области. Известное с XIV века, это село первоначально писалось как Колмогоры, отсюда и форма «Колмогорец» — житель или выходец из этих мест. Человека, переселившегося оттуда, земляки так и называли: Колмогорец, то есть «тот, кто с Колмогор».

Фамилия образована по стандартной для русского севера модели: прозвище Колмогорец → отчество Колмогорцев (чей? — сын Колмогорца). Суффикс -ев указывает на принадлежность, а конечное -ы в фамилии — признак множественного числа, типичный для многих русских фамилий (ср. Ивановы, Петровы). Форма Колмогорцевы означает «семья потомков Колмогорца».

В исторических документах встречается подтверждение: «Ивашко Калинин сын Колмагорец родом колмагорец» — то есть человек носил прозвище по месту происхождения. Со временем это прозвище закрепилось за его потомками как фамилия. О точном времени возникновения фамилии Колмогорцевы говорить сложно — процесс шёл постепенно, но ясно, что корни её уходят в северные земли, в регион, где Холмогоры были крупным торговым и культурным центром.

Отдельного внимания заслуживает написание: в старину говорили и писали «Колмогоры», а не «Холмогоры». Форма с «К» — более древняя, и фамилия сохранила этот архаичный вариант. Таким образом, фамилия Колмогорцевы — не просто указание на географию, а живое свидетельство того, как менялся язык: то, что когда-то звучало как «колмогорский», со временем превратилось в «холмогорский», а фамилия осталась в первоначальном звучании.