Фамилия Колтовсков — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а, скорее всего, топоним или прозвище, причём с неочевидной морфологией. На первый взгляд здесь угадывается суффикс -ов-, типичный для русских фамилий, но при ближайшем разборе выясняется, что перед нами модель, характерная для северных и центральных говоров: суффикс -ск- (как в фамилиях Тверской, Смоленский) плюс патронимический -ов-. То есть Колтовсков буквально означает «сын Колтовского» или «из рода Колтовских».

Корень «Колтов-» отсылает к географическому названию. В России известно несколько топонимов с основой «Колтов-»: например, село Колтово в Калужской области или деревня Колтово в Тверской. Но фамилия могла возникнуть и от более старого прозвища «Колтовой» (или «Колтовский») — так могли называть человека, который жил у «колта». В древнерусском языке «колт» — это височное женское украшение, металлическая подвеска. Вряд ли прозвище дали ювелиру, скорее, по внешней черте: либо человек носил что-то похожее на колт (например, серьгу или подвеску), либо, по народной этимологии, слово связали с «колотить» — и прозвище получил драчун или шумный человек.

Вторая версия, менее вероятная, но упоминаемая в ономастических заметках, — связь с диалектным «колтовка» (вид повозки или саней) или с «колты» (заросли, кустарник). Тогда предок мог быть возчиком или жителем лесистой местности. Однако из-за редкости фамилии (она встречается в основном в центральных областях России, особенно в Рязанской и Тамбовской губерниях по данным переписей XIX века) выбрать единственный корень сложно: источники не дают чёткого указания на конкретное ремесло или имя.

Самое правдоподобное объяснение — фамилия образована от названия населённого пункта Колтово (или Колтовское) с помощью суффикса -ск- и последующего присоединения -ов- для указания на принадлежность. Это типично для дворянских и однодворческих фамилий, но встречалось и среди крестьян, чьи предки переселились из одного села в другое. Таким образом, первый носитель фамилии Колтовсков — это человек, которого записали как «Колтовского сына» или «выходца из Колтова».