Фамилия Коломыльцева — женская форма фамилии Коломыльцев. Её основа — прозвище или нецерковное имя Коломылец. Чтобы понять, откуда оно взялось, надо разобрать слово по частям. В нём чётко слышен корень «-мыл-», связанный с глаголом «мыть». Первая часть «коло-» в русских говорах часто означала «круг», «колесо» или «около», «вокруг». Если сложить значения, «коломыть» — это «мыть вокруг», то есть заниматься мытьём ёмкостей, посуды, бочек. Так могли прозвать человека, который мыл деревянную тару после хранения продуктов — например, на ярмарках, в трактирах или на винокурнях. В некоторых диалектах «коломытом» называли болтуна или пустомелю (от «коло» в смысле «вокруг» и «мыть» — «говорить попусту»), но эта версия менее вероятна: прозвища по ремеслу встречаются чаще, чем по речевым привычкам.

Суффикс «-ец» в основе указывает на лицо по действию или месту: «тот, кто коломытит». А фамильный суффикс «-ев» (вместо более ожидаемого «-ов» после мягкого согласного) — стандартная русская патронимическая модель. То есть Коломыльцев — буквально «сын Коломыльца». Такие фамилии по профессиям были особенно распространены среди крестьян и посадских людей Центральной России. Фамилия могла закрепиться и в среде однодворцев — потомков служилых людей, живших на южных границах государства.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским регионам: Воронежской, Белгородской, Курской областям, а также к Ростовской и Волгоградской. Встречается и в украинских говорах, где «коломийка» — это весёлая пляска, но связь с танечной лексикой здесь маловероятна: корень другой. В дореволюционных переписях Коломыльцевы фиксировались как крестьяне и мещане, без дворянских корней.

Интересная деталь: в некоторых старых документах фамилию писали через «а» — «Коломальцев». Это следствие аканья, когда безударное «о» произносилось как «а». Такая орфографическая вариативность не редкость для XVIII–XIX веков, когда крестьяне не всегда знали, как записывать свою фамилию, а писарь писал на слух. Поэтому, если встретите в архивах «Коломальцева» — это тот же род, просто иная запись.