Фамилия Коломейева — женская форма, а мужская, Коломейев, встречается заметно реже, чем более привычная Коломейцев. Эта особенность написания — без «ц» — и есть главная загадка, с которой стоит начать разговор.

В основе фамилии лежит прозвище Коломей, а оно, скорее всего, связано с украинским или южнорусским топонимом Коломыя. Это город в Ивано-Франковской области, известный с XIII века. Прозвище могли дать человеку, который пришёл оттуда или вёл с городом дела. В украинском языке есть и нарицательное «коломия» — название танца и музыкального размера, но для прозвища более вероятна географическая привязка.

Стандартная модель образования фамилий от таких прозвищ — добавление суффикса -ев, который указывает на принадлежность: «Коломеев» — сын Коломея. Но в русском языке закрепилась более распространённая форма с дополнительным суффиксом -ц-: Коломейцев. Этот суффикс часто появлялся в фамилиях от названий мест, указывая на «выходца» (ср. Павловец — Павловцев, Кашинец — Кашинцев). Вариант Коломейев — более редкая, «обрубленная» форма, которая могла возникнуть либо при упрощении в бытовой речи (Коломейцев произнесли как «Коломейев» и записали без «ц»), либо в среде, где такой суффикс не был характерен.

География фамилии Коломейева подтверждает южнорусское и украинское происхождение. Основные очаги — Курская, Белгородская, Воронежская области, а также Краснодарский край. Это регионы, куда активно переселялись выходцы с Украины в XVII–XIX веках. Встречается фамилия и на Дону, что тоже типично для «черкас» — украинских казаков.

Сословно носители фамилии в основном относились к государственным крестьянам или однодворцам — потомкам служилых людей, нёсших сторожевую службу на южных границах. В документах XVIII–XIX веков по Курской губернии фамилия Коломейев (и её женская форма) фиксируется именно в этой среде. Никакого отношения к «колом» или «колотьбе» прозвище не имеет — это народная этимология, которая не выдерживает проверки географией и словообразованием.