Фамилия Коломийцева образована от прозвища Коломиец. Само прозвище восходит к украинскому диалектному слову «коломыйе» — так называли заполненные водой глубокие выбоины на дороге. Это же слово легло в основу названия города Коломыя в Ивано-Франковской области Украины.

Словообразовательная модель фамилии типична для украинской и южнорусской традиции: к основе «Коломиец» добавили суффикс -ев-, а затем окончание -а, указывающее на принадлежность к женской линии или на форму женской фамилии. Суффикс -ев- в данном случае присоединяется к основе, оканчивающейся на шипящий или мягкий согласный (в фамилии Коломийцев основа заканчивается на «ц», которое в родительном падеже переходит в «йц»). Таким образом, Коломийцева — это буквально «дочь или жена Коломийца».

Прозвище Коломиец мог получить человек, переехавший из города Коломыя, либо тот, кто жил у дороги с разбитой колеёй, напоминавшей «коломыйе». В пользу первой версии говорит то, что в XVI–XVII веках жители Галиции активно переселялись на восток, в Слобожанщину и на Дон, унося с собой прозвища по месту прежнего жительства.

Фамилия Коломийцева встречается в основном на юге России и в Поволжье — в Волгоградской, Ростовской, Саратовской областях, а также в Краснодарском крае. Это подтверждает гипотезу о миграции носителей прозвища из западнорусских земель. В дореволюционных переписях носители фамилии числились в основном среди крестьян и мещан.