Фамилия Коломейев — яркий пример того, как географическое название становится родовым именем. В её основе лежит прозвище Коломей, которое давали выходцу из города Коломыя (сейчас это районный центр в Ивано-Франковской области Украины, историческая Галиция). Ударение в фамилии, как и в названии города, падает на второй слог: Коломы́я — Коломе́ев.

Разберём словообразовательную цепочку. Сначала появилось прозвище Коломей — «человек из Коломыи». Затем, по стандартной восточнославянской модели, к основе Коломей- добавился патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, Коломейев буквально значит «сын Коломея» или «потомок того, кого прозвали Коломеем».

Суффикс -ев указывает на типичную русскую фамилию, образованную в среде, где господствовала великорусская ономастическая традиция. Однако корень фамилии — западноукраинский (галицкий). Это сочетание говорит о миграции: предок носителя фамилии, скорее всего, переселился из Галиции в центральные или восточные области Российской империи, где его прозвище и «обрусело», получив стандартное фамильное окончание.

Версия о происхождении от названия города — самая прямая и правдоподобная. Альтернативное объяснение, которое иногда встречается, — связь с диалектным словом «коломейка» (разновидность повозки или, реже, короткая украинская народная песня-пляска). Если бы фамилия происходила от мастера, делавшего такие повозки, она, вероятно, имела бы суффикс -ник (Коломейников) или иную профессиональную модель. Поэтому связь с топонимом Коломыя остаётся основной рабочей гипотезой.

Фамилия не относится к числу частых. Её география, по данным открытых источников, тяготеет к югу России и регионам, куда в XVIII–XIX веках переселялись малороссы: Краснодарский и Ставропольский края, Ростовская область. Встречается она и в Запорожье, что логично для корня, связанного с Украиной.