Фамилия Колодыба — редкий случай, когда прозвище целиком перешло в фамилию, почти не изменившись. В ней нет типичных фамильных суффиксов -ов, -ин или -ский, а значит, перед нами не «сын Колодыбы», а сам Колодыба. Такие «прозвищные» фамилии чаще встречаются на Украине и в южнорусских землях, где в XVI–XVII веках фиксировали человека по его характерному прозвищу без дополнительных оформителей.

Основа фамилии составная: «коло» и «дыба». Первая часть — диалектное «коло» (круг, колесо, вокруг; ср. «коловорот»), вторая — «дыба» (виселица, а также орудие пытки — дыба). Вместе прозвище могло означать человека, который «ходит кругом да около» или «вьется вокруг дыбы» — то есть либо болтуна, который говорит обиняками, либо того, кто постоянно оказывается в опасных, «висельных» историях. Есть и более прямолинейная версия: Колодыбой называли неуклюжего, неповоротливого человека, который «колом стоит» и «дыбой ходит» (то есть ходит неестественно, как на ходулях).

В украинских говорах слово «колода» означает бревно, чурбан, а «дибати» — идти медленно, ступать с трудом. Отсюда возможна контаминация: Колодыба — тот, кто «переваливается, как колода». Фамилия встречается в Черниговской и Полтавской губерниях, что подтверждает её южнорусское или малороссийское происхождение.

С точки зрения словообразования, это так называемые «композиты» — фамилии, образованные сложением двух основ. В русской ономастике их немного, и они ценны тем, что прямо передают прозвище, не «замыленное» стандартными суффиксами. Носители фамилии Колодыба — это, скорее всего, потомки казаков или крестьян, получивших прозвище за манеру речи или походку.