Фамилия Колтовские принадлежит к числу дворянских родов, известных в русской истории с XVI века. Её основа — топоним: предки могли владеть селом или деревней с названием Колтово или Колтовская. Такие названия нередко встречаются в центральных областях России, особенно в бывших Новгородских и Тверских землях. Само слово «Колтово» скорее всего восходит к прозвищу или неканоническому имени Колт, которое в древнерусском языке имело несколько значений — от «колотушки» до «украшения-подвески» (колт — женское височное кольцо). Менее вероятно, но возможно, что в основе лежит диалектный глагол «колтить» — мутить, тревожить.

Фамилия образована по типичной для знати модели: на -ский/-цкий, что указывало на принадлежность к определённой местности или владению. В отличие от крестьянских фамилий на -ов/-ин, которые закрепились позже, Колтовские — пример раннего родового именования, которое могло сформироваться уже в XV–XVI веках. В Бархатной книге и других родословных росписях упоминаются Колтовские как служилые люди, воеводы и стольники. Один из них, Григорий Колтовский, известен как воевода в Ливонской войне.

Однокоренные фамилии — Колтов, Колтовцев, Колтунов — имеют более «простую» суффиксацию и относятся к другим социальным слоям. Встречается также вариант написания Колтовской. Географически фамилия тяготеет к северо-западу России, но после закрепощения дворянства в XVIII веке её носители расселились по разным губерниям. Точную дату возникновения назвать нельзя — для этого нужны архивные документы конкретной ветви рода, но ясно, что корни уходят в допетровскую эпоху.