Фамилия Колодьянов — один из тех редких случаев, когда внешне прозрачная основа обманчива. На первый взгляд кажется, что корень «колод-» отсылает к колодцу или колоде (бревну с выдолбленной серединой), но на поверку всё сложнее. В русских фамилиях на -ьянов суффикс указывает на происхождение от личного имени или прозвища, оканчивавшегося на -ьян. То есть в основе лежало не слово «колода», а имя Колодьян или прозвище Колодяный. Такая модель образования — отчество второго порядка: сначала было имя или прозвище Колодя, от него образовалась форма Колодьян (как Иван — Иваньян), а уже от неё — фамилия Колодьянов.

Самая правдоподобная версия связывает фамилию с диалектным словом «колодяный» — так в южнорусских и украинских говорах называли человека, который делал колоды (долблёные ульи, корыта, лодки-однодеревки). Это ремесло было распространено в лесных районах Черноземья и Полесья. Прозвище Колодяный закреплялось за бортником или плотником, специализировавшимся на долблении. В пользу этой версии говорит и география фамилии: большинство Колодьяновых встречается в Воронежской, Курской и Белгородской областях, а также на востоке Украины — именно там, где бортничество и деревообработка были основными промыслами.

Вторую версию — от гидронима или топонима (речка Колодя, село Колодяное) — стоит рассматривать только для тех случаев, когда есть документальное подтверждение, что предки жили в конкретном месте с таким названием. Без привязки к местности эта гипотеза остаётся предположением.

Фамилия не относится к дворянским — её носители были преимущественно государственными крестьянами или однодворцами. В документах XVII–XVIII веков форма Колодьянов встречается реже, чем Колодянов (с одним «н»), что подтверждает её народное, некабинетное происхождение. Двойное «нн» — результат позднейшего приспособления к литературной норме.