Фамилия Коломысова — женская форма, мужская — Коломысов. В её основе лежит прозвище или неканоническое имя Коломыс. Слово «мыс» в древнерусском языке означало не только географический объект, но и «выступ», «угол», а в переносном смысле — «упрямца» или «человека с острым, как мыс, характером». Первая часть — «коло» — в древности значила «круг», «окружность», «колесо». Сочетание «коло» и «мыс» даёт образное прозвище: «круглый мыс» — человек, которого трудно сдвинуть с места, упёртый, как округлый выступ скалы. В северных и центральных говорах такое прозвище могло закрепиться за крестьянином, жившим на излучине реки или на мысу, окружённом водой.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов/-ев присоединялся к основе на твёрдый согласный. Форма Коломысов — отчество второго уровня: «чей сын?» — Коломысов, то есть сын Коломыса. Женский вариант Коломысова — по мужу или отцу.

По данным переписей и архивов, фамилия редкая. Встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, что косвенно указывает на возможную связь с рекой Камой или её притоками: «Коло мыса» — житель у круглого мыса на Каме. Географическая привязка здесь правдоподобнее, чем прозвищная, хотя оба варианта не исключают друг друга.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Мысов, Мысовский, Коломысов — показывает, что вторая часть («мыс») встречается чаще, а «коло» добавляет редкий оттенок локальности. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования разбираются как типично северные, с корнями, связанными с ландшафтом.

Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Вариант написания с одной «с» (Коломысова) — единственно верный, двойная «с» ошибочна и встречается в записях из-за путаницы с фамилией Коломысцева.