Фамилия Кольцовы (в мужском варианте — Кольцов) образована от прозвища Кольцо. В старину так могли назвать мужчину, носившего серьгу в ухе — обычай, известный по русской литературе: у Толстого в «Севастопольских рассказах» упомянут «солдат с серьгой в ухе», а у Куприна в «Поединке» серебряную серьгу носил даже командир полка. Прозвище могло закрепиться и за человеком, который изготавливал кольца или торговал ими, но первая версия считается основной.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть Кольцов — сын или потомок человека по прозвищу Кольцо. Это типичная патронимическая фамилия, одна из самых распространённых в русском языке.

В истории известно несколько ранних носителей прозвища. В XIV веке в Москве жил Василий Кольцо Мосальский — родоначальник княжеского рода Кольцовых-Мосальских. В документах 1626 года упоминается Михаил Васильевич Кольцов, стрелецкий голова в Чебоксарах. Один из сподвижников Ермака тоже носил прозвище Кольцо. Позже фамилия ушла в крестьянскую среду и стала массовой.

Самый известный носитель фамилии — поэт Алексей Васильевич Кольцов (1809–1842), сын воронежского прасола, чьи стихи о крестьянском труде и природе стали классикой. Его однофамилец и почти тёзка — биолог Николай Константинович Кольцов (1872–1940), основоположник отечественной экспериментальной биологии. А вот Михаил Ефимович Кольцов (настоящая фамилия Фридлянд) взял псевдоним в честь поэта — это не родственная связь, а литературная.

Фамилия Кольцов закрепилась в русском ономастиконе как памятник бытовой культуры: она рассказывает о мужской моде XVII–XVIII веков, когда серьга в ухе не была редкостью ни у простых солдат, ни у знати.