Фамилия Колобовников образована от прозвища Колобовник, а оно, в свою очередь, восходит к слову «колоб» — круглый хлебец, небольшой каравай. Скорее всего, Колобовником называли пекаря, который пёк колобы. На Руси бытовало и выражение «печь колобы» — так говорили о человеке, который любит шутить и балагурить, буквально «выпекать» забавные истории. Поэтому прозвище могло относиться и к весельчаку, и к мастеру-хлебнику. Потомок такого человека со временем получил фамилию Колобовников.

Словообразовательная модель здесь классическая: суффикс -ник указывает на лицо по действию или профессии (сравните: охотник, плотник), а затем к основе добавили типичный для русских фамилий суффикс -ов. Менее распространённая, но тоже возможная версия — связь с диалектным словом «колобовка», так в некоторых говорах называли особую деревянную кадку или меру для зерна. В этом случае Колобовников мог быть бондарем или торговцем.

Фамилия встречается в основном в центральных и северных регионах России, особенно в Вятской и Пермской губерниях, где традиционно было развито хлебопечение и ремесло. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные модели описаны как типичные для прозвищ, связанных с едой и ремёслами. Других распространённых версий происхождения нет — гипотеза о тюркском корне маловероятна, так как основа «колоб» исконно славянская и имеет параллели в других славянских языках.

Фамилия не принадлежала к дворянским — скорее всего, её носили крестьяне или посадские люди. В XIX веке встречаются упоминания Колобовниковых среди мещан и купцов в уральских городах. Сегодня фамилия остаётся редкой, но не исчезнувшей.