Фамилия Колтоновская — женская форма, но в русской традиции она закрепилась как фамилия рода, а не указание на пол носителя. Мужской вариант — Колтоновский. Оба варианта происходят от одного корня, и сразу бросается в глаза типичный суффикс -ск-, который в восточнославянских фамилиях указывает на дворянское или шляхетское происхождение, а также на связь с географическим названием. В отличие от массовых крестьянских фамилий на -ов и -ин, фамилии на -ский в XVI–XVII веках носили в основном служилые люди, помещики и духовенство.

Корень «Колтон» почти наверняка топонимический. В ономастике есть несколько версий происхождения: от названия населённого пункта Колтоны (такие деревни встречаются на территории современной Беларуси и западных областей России) или от речки с похожим названием. В «Ономастиконе» С. Б. Веселовского и работах В. А. Никонова фамилии с суффиксом -ский часто выводят от прозвищных имений, где владелец получал фамилию по названию своего поместья. Если предок был Колтоновским, он, скорее всего, владел землёй или усадьбой в местечке Колтоново или Колтоны, либо происходил оттуда.

Есть и более прозаичная версия: основа могла произойти от прозвища «Колтон» — человека коренастого, плотного (от диалектного «колто́нить» — сбивать, сколачивать). Но в паре с суффиксальной моделью -ский эта версия выглядит слабее: прозвища редко давали дворянские фамилии через -ский, для этого чаще брали -ов. Поэтому географическая версия надёжнее.

Фамилия редкая. В дореволюционных справочниках известна Елена Колтоновская — литературный критик и публицист начала XX века, что косвенно подтверждает интеллигентские или дворянские корни рода. В современной России фамилия встречается точечно, преимущественно в центральных и северо-западных регионах, что совпадает с ареалом белорусских и смоленских топонимов на -он-.

Если коротко: Колтоновские — потомки владельцев или выходцев из деревни Колтоны, получившие фамилию по месту жительства или служебному наделу. Суффикс -ск- выдаёт нетипичное для крестьян происхождение, так что в роду почти наверняка были люди, имевшие отношение к земле или духовному сословию.