Фамилия Колтоногова — женская форма фамилии Колтоногов, и её происхождение напрямую связано с разбором мужского варианта. В основе лежит прозвище Колтоногий, которое, скорее всего, давали человеку с хромотой или особой походкой. Слово «колты» в русских говорах означало «ходули» или «неуклюжая походка», а «нога» — очевидная часть сложения. Таким образом, Колтоногий — тот, кто ходит вразвалку, прихрамывает или косолапит. Фамилия образована по типичной русской модели: сначала прозвище на -ий, затем фамилия на -ов (чей? — Колтоногов), и от неё — женская форма на -а.

Суффикс -ов указывает на принадлежность к роду: Колтоногова — дочь или жена Колтоногова. Такие фамилии чаще всего встречались в среде крестьян и посадских людей центральной России и Поволжья. В дошедших до нас документах фамилия фиксируется в основном в Вятской и Пермской губерниях — это регионы, где были сильны севернорусские говоры, сохранившие слово «колты». Интересно, что в этих же краях бытовали однокоренные фамилии Колтыгин, Колтышев, образованные от той же основы, но с другими суффиксами.

Существует и альтернативная, менее правдоподобная версия: связь с тюркским словом «колтук» (подмышка) или «колтык» (короткий, обрубок). Однако для русской ономастики типичнее объяснение через местное прозвище, описывающее физический недостаток или особенность — такие «говорящие» фамилии были в ходу у простых людей, не имевших наследственных родовых имён. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна модель «основа прилагательного + -ов» считается одной из самых распространённых для фамилий от прозвищ.

Носительницы фамилии Колтоногова сегодня встречаются нечасто, преимущественно в центральных и восточных регионах России. В XIX веке это была фамилия однодворцев и государственных крестьян — людей, не знавших крепостной зависимости, что отчасти объясняет её сохранность в документах переписей.