Фамилия Колонтарева — женская форма, а её основа, мужская фамилия Колонтарев, происходит от прозвища или профессии Колонтарь. В русском языке слово «колонтарь» (или «калантарь») — устаревшее название кольчуги, доспеха из металлических колец. Соответственно, Колонтарем могли прозвать мастера, который изготавливал или чинил такое снаряжение. В старину это было востребованное ремесло, особенно в южных пограничных землях и казачьих областях, где кольчуга долго оставалась частью снаряжения.

Модель образования фамилии стандартная для русского севера и центра: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?» — Колонтарев, то есть сын или потомок Колонтаря). В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я) или -ов (от основ на твёрдый согласный), здесь основа заканчивается на мягкий согласный «рь», поэтому появляется -ев. Вариант с ударением на второй слог — Колонта́рев — встречается реже, чем на третий: Колонтаре́в.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Украине. В документах XVII–XVIII веков «колонтари» упоминаются как ремесленники в войсковых обозах, а также как прозвище для бойцов, носивших тяжёлые доспехи. Встречается параллельная форма Калантарев, где корень через «а» связан с тюркским словом «калантар» (кольчуга), что указывает на возможное заимствование термина в эпоху активных контактов с кочевниками. Спор между версиями «русский мастер» и «тюркское заимствование» разрешается просто: оба корня ведут к одному значению — человек, имеющий дело с доспехом, а в бытовой среде прозвище закрепилось за конкретным ремесленником.

Суффикс -арь в основе (колонтарь) типичен для названий лиц по роду занятий: бондарь, пекарь, писарь. Это указывает на социальный статус предка — скорее всего, он был не знатного рода, а мастеровым или служилым человеком, владевшим редким для мирной жизни навыком. В отличие от фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Колонтарев — «профессиональная» фамилия, которая прямо говорит о деле предка.