Фамилия Колоденков образована по одной из самых распространённых в России моделей: от основы на твёрдый согласный с помощью суффикса -ов. Это указывает на то, что в основе лежит прозвище или именование предка — Колоденок. Суффикс -енок (или -ёнок) в русских фамилиях обычно имеет уменьшительное или «молодёжное» значение: так называли сына или младшего родственника человека, которого звали Колодой.

Ключевой корень здесь — колод-. Самое прямое значение слова «колода» — обрубок бревна, грубо стёсанное дерево. Однако в прозвищах это слово редко относилось к физическому предмету. Чаще Колодой называли человека неповоротливого, тяжёлого на подъём, медлительного или крупного, массивного. В некоторых говорах «колодой» могли назвать и скупого, «зажатого» человека — по ассоциации с запертой колодой-замком.

Есть и другая, менее очевидная, но вполне реальная версия. В старину существовало слово «колодник» — узник, заключённый в кандалы (деревянные колодки). Если у предка было прозвище Колодник, то его сына могли назвать Колоденок (через форму «Колодников сын»), а уже от этого имени образовалась фамилия Колоденков. Прямой связи с тюрьмой могло и не быть: «колодником» в насмешку называли нерасторопного человека или того, кто ходит в тяжёлой, неудобной обуви.

Двойной суффикс -енк-ов встречается реже, чем просто -ов или -ин. Это говорит о том, что фамилия могла сложиться не в центральных областях России, а на территориях, где были распространены прозвища с уменьшительным -енок, — например, в южнорусских или украинских землях. В украинском языке «колоденок» — это и есть «маленькая колода» или сын Колоды.

Сословно фамилия не закрепилась за дворянством: это крестьянская или мещанская фамилия, типичная для тех, кто нёс прозвище по внешности, характеру или бытовой детали. В дореволюционных переписях Колоденковы встречаются в основном в Курской, Воронежской и Харьковской губерниях.

Однокоренные фамилии — Колодов, Колодкин, Колодяжный — обычно имеют то же смысловое ядро, но образованы по другим моделям. Колоденков выделяется именно уменьшительной формой, что делает её более «личной»: она называла не самого Колоду, а его сына или потомка, что в русской антропонимии встречается не так часто.