Фамилия Колмурзаев — тюркская по корням, что видно сразу по основе «мурза». В тюркских языках «мурза» (от персидского «мирза») означало «сын эмира», «княжич», «знатный человек». В России XVI–XVII веков мурзами называли татарскую служилую знать, которая после присоединения Казанского и Астраханского ханств переходила на русскую службу. Первая часть фамилии — «кол» — скорее всего, тюркское слово «кол» в значении «раб», «слуга», «холоп». Таким образом, Колмурза — это составное прозвище, которое можно перевести как «слуга мурзы» или «холоп знатного человека». Вряд ли его носил сам мурза — скорее, человек, состоявший при таком господине или принадлежавший ему.

Модель образования типична для русских фамилий из тюркской среды: к основе на -а добавили русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Получается «сын Колмурзы». Фамилия закрепилась в среде, где русская административная система требовала «офамиливания» бывших татарских служилых людей и их потомков. Интересно, что суффикс именно -ев, а не -ин, хотя основа оканчивается на гласный — это говорит о том, что фамилию оформляли по продуктивной модели, а не по архаичному притяжательному принципу.

Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным татарским и башкирским присутствием: Поволжье, Урал, Оренбуржье. Встречается также у ногайцев и кумыков, но в русской записи. В дореволюционных источниках Колмурзаевы могли записываться как крестьяне или мещане — статус «мурзы» к XIX веку уже не давал привилегий, и многие носители тюркских фамилий растворились в податных сословиях.

Версия о том, что «кол» — это русское «кол» (заострённая палка), маловероятна: в тюркских составных именах первая часть почти всегда осмысленна в рамках своего языка. Куда правдоподобнее параллели с другими фамилиями той же модели: Колчурин (от «кол» + «чур» — раб-иноверец), Колмаков (от «колмак» — калмык), где «кол» последовательно указывает на зависимое положение.