Фамилия Коломаченко — характерный пример украинской фамилии, образованной по модели, которая указывает на происхождение от прозвища или имени отца. Суффикс -енко (в украинской традиции часто передаётся как -енко, реже -єнко) означает «сын» или «потомок». Таким образом, Коломаченко — это буквально «сын Коломака» или «потомок того, кого звали Коломак».

Основа фамилии — Коломак — могла быть как прозвищем, так и производной формой от крестильного имени. Самая прямая версия связывает её с названием реки Коломак в Харьковской и Полтавской областях Украины. Это левый приток Ворсклы, и на её берегах стоит город Коломак (ныне посёлок городского типа). В таком случае прозвище Коломак давали человеку, который жил на этой реке или был выходцем из одноимённого поселения. Фамилии на -енко, образованные от географических названий, — обычное дело для Слобожанщины, где и протекает Коломак.

Есть и вторая, менее географическая, но лингвистически возможная версия. Слово «коломак» в украинских говорах могло быть вариантом «коломазь» — густой смазки для колёс, смеси дёгтя с салом. В таком случае Коломаком могли прозвать дегтяря, колёсного мастера или человека, занимавшегося изготовлением или продажей этой смазки. Однако эта версия менее вероятна, поскольку слово «коломак» в значении «смазка» встречается редко и в основном в диалектах, тогда как река Коломак — топоним общеизвестный.

Фамилия Коломаченко распространена прежде всего на востоке Украины и в прилегающих областях России (Белгородская, Воронежская, Курская области), что полностью совпадает с ареалом расселения выходцев из Слободской Украины. В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, украинские фамилии на -енко долгое время не были дворянскими — их носили казаки, крестьяне и мещане. Носитель фамилии Коломаченко почти наверняка происходит из среды казачества или государственных крестьян, живших на территории современной Харьковской или Полтавской области.

Интересно, что фамилия сохранила ударение на последнем слоге (Коломаче́нко), что типично для украинских фамилий на -енко, в отличие от некоторых обрусевших вариантов, где ударение может смещаться на третий слог. Встречаются также варианты написания через «а» во втором слоге (Каламаченко), но они редки и обычно считаются искажением при записи в документах.