Фамилия Колобуев — один из тех случаев, когда на первый взгляд понятное слово ставит исследователя в тупик. Соблазнительно связать её с колобком, но лингвистика против: в основе лежит не сказочный хлеб, а прозвище, образованное от глагола «колобродить» (или его диалектного варианта «колобудить»). В северных и центральных говорах «колоброд» — это непоседа, шатун, человек, который бродит без дела или делает всё шиворот-навыворот. Форма на «-уев» (а не на «-ов») указывает на вариант произношения: «Колобуй» — тот, кто колобродит, суетится или путает.

Суффикс «-ев» в фамилии типичен для русских прозвищных фамилий, образованных от основ на мягкий согласный (в данном случае на «й»). Такая модель часто встречалась на севере и северо-востоке России, где фамилии на «-ев» фиксировались по патронимическому принципу: сын Колобуя — Колобуев. В словаре русских фамилий Б. О. Унбегауна подобные образования рассматриваются как типичные для прозвищ, описывающих поведение человека.

Есть и более редкая, но правдоподобная версия: фамилия могла возникнуть от имени-оберега. В народе детей иногда нарекали неблагозвучными прозвищами вроде Колобуй (от «коло» — круг, и «буй» — буйный, шумный), чтобы отогнать злых духов. Однако эта гипотеза менее обоснована, так как в письменных источниках XVI–XVII веков (например, у С. Б. Веселовского) «Колоброд» и «Колобродин» встречаются именно как прозвища, а «Колобуй» — скорее его диалектная форма.

Географически фамилия Колобуев тяготеет к Поволжью и Вятке. В метрических книгах XIX века она фиксируется в Вятской и Казанской губерниях, что косвенно подтверждает севернорусское происхождение основы. Носители фамилии были в основном крестьянами и мещанами, реже — купцами. В отличие от фамилий, образованных от ремёсел, здесь нет указания на профессию: предок получил прозвище за характер, а не за дело.