Фамилия Колтаченко образована по распространённой украинской модели с суффиксом -енко, который в XVI–XVIII веках обозначал потомка («сын такого-то»). Этот суффикс постепенно вытеснил в Украине традиционные русские -ов и -ев, поэтому Колтаченко — типичная фамилия украинского происхождения, хотя носители встречаются и в южнорусских областях.

В основе фамилии лежит прозвище Колтак или Колтач. Его происхождение неочевидно, и здесь есть две основные версии. Первая связывает корень с диалектным словом «колтать» — в некоторых говорах так называли болтать, качать или шатать. Человек с прозвищем Колтак мог получить его за неуклюжую, раскачивающуюся походку или за привычку говорить без умолку. Вторая версия отсылает к тюркскому «колтак» — так в степных регионах называли короткий кафтан или безрукавку. Прозвище могли дать портному, торговавшему такой одеждой, или человеку, который её постоянно носил.

Словообразовательная цепочка выглядит так: прозвище Колтак / Колтач → патроним Колтаченко («сын Колтака»). Суффикс -енко здесь указывает на прямую родственную связь, а не на принадлежность к роду, что характерно для украинской антропонимии того времени. В русских переписных книгах XVII века подобные фамилии на -енко не фиксировались, потому что крестьяне и казаки в центральной России ещё не имели устойчивых фамилий, а на Украине эта модель уже была массовой.

Стоит обратить внимание на редкий вариант написания: Колтаченко, а не Колтачёнко. Ударение в фамилии обычно падает на второй слог — Колта́ченко, что также типично для украинских фамилий на -енко. Если бы корень был Колтач, ударение сместилось бы на последний слог, но этого не произошло, что косвенно подтверждает версию с основой Колтак.

Социальный контекст фамилии — казачья или крестьянская среда Левобережной Украины (Полтавщина, Черниговщина, Слобожанщина). В дворянских родословных книгах Колтаченко не встречаются, что говорит о непривилегированном происхождении большинства носителей. Среди однокоренных фамилий — Колтаков (русская версия с суффиксом -ов), Колтач, Колташ. В украинских архивах XVIII века можно найти записи о казаках Колтаченках в сотнях Гадячского и Лубенского полков.