Фамилия Коломенские — это форма множественного числа, чаще всего указывающая на родственную группу (семью, династию), а не на одного человека. В основе лежит фамилия Коломенский, которая, как и многие фамилии на -ский, могла указывать на местность.

Самый очевидный и распространённый случай — связь с городом Коломна. Если предок был выходцем из этого древнего города, его могли прозвать Коломенским. Коломна — исторический центр, стоящий у впадения речки Коломенки в Москву-реку, где ещё в VII–X веках жили славяне-вятичи. Для Московского княжества город веками служил важным южным форпостом, и переселенцы оттуда часто сохраняли эту привязку в фамилиях.

Вторая, менее популярная версия, отталкивается от прозвища Коломник. Так в тверских и псковских говорах называли наглеца или буйного человека. По этой логике, фамилию дали не по месту жительства, а по характеру. Исходное прозвище Коломник со временем закрепилось как наследственное имя, а затем превратилось в фамилию Коломенский через типичный суффикс принадлежности -ский.

Словообразовательная модель здесь классическая: к основе Коломен- (от названия города или прозвища) добавили суффикс -ск-, который в русской ономастике чаще всего означает «относящийся к», «происходящий из». Форма множественного числа — Коломенские — в быту и документах закреплялась за целым родом, например: «семья Коломенских», «дом Коломенских».

Однозначно определить, какой из двух путей верен для конкретной семьи, без генеалогического исследования сложно. Но с географической точки зрения фамилия тяготеет к центральным и южным областям России, где влияние коломенских переселенцев было ощутимо.