Фамилия Колотыркин — один из тех случаев, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано с действием, а не с профессией или внешностью. Разговорная основа «колотырка» или «колотырник» в русских говорах означала человека, который «колотится», то есть постоянно суетится, хлопочет по пустякам, живёт в беспокойстве и мелких заботах. В некоторых диалектах слово «колотырник» имело оттенок «бестолковый хлопотун» или «человек, который делает много лишних движений». Таким образом, первый носитель фамилии мог получить прозвище за свой беспокойный, суетливый нрав.

Словообразовательная модель проста и типична для центральной России. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Колотыркин — это «сын Колотырки». Само прозвище Колотырка образовано от глагола «колотиться» (биться, суетиться) с помощью суффикса -к(а), который часто давал именованиям пренебрежительный или уменьшительно-бытовой оттенок. Фамилия не дворянская и не книжная — она явно возникла в крестьянской или мещанской среде, где прозвища давали по поведению.

Географически фамилия тяготеет к северо-восточным и центральным областям России. Наибольшая концентрация носителей исторически фиксируется в Вятской, Пермской и Нижегородской губерниях. В Вятке, кстати, слово «колотырка» имело ещё одно значение — так называли небольшую деревянную колотушку или пестик для толчения в ступе. Не исключено, что в отдельных случаях прозвище могло перейти на человека, который делал такие колотушки, но это менее вероятно: глагольная основа указывает скорее на действие, чем на ремесло.

В ономастических справочниках фамилия нечастотна. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» она не упоминается, что косвенно подтверждает её локальный, диалектный характер. Известных исторических деятелей с этой фамилией нет — это фамилия простого люда, которая сохранилась благодаря тому, что прозвище было ярким и запоминающимся, а не из-за знатности рода.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Колотилов, Колотушкин, Колотырёв, — то Колотыркин стоит особняком. В отличие от Колотилова (от «колотить» — бить) или Колотушкина (от предмета), в основе Колотыркина лежит возвратный глагол «колотиться»: человек не бил других, а сам находился в вечном движении и беспокойстве. Это тонкое, но важное различие в значении.