Фамилия Колтыкова хранит память о прозвище родоначальника — Колтык. Исходное слово многозначно, и у фамилии есть как минимум три версии происхождения, каждая из которых по-своему объясняет, кем мог быть предок.

Самая вероятная версия — тюркская. В тюркских языках слово qol-tuq означает «подмышка» и обозначало особый способ подпоясывания одежды. Прозвище Колтык могли дать человеку, который постоянно носил пояс под мышками, либо тому, кто шил или продавал такую одежду. Это объяснение опирается на давние контакты русских с тюркскими народами, особенно в южных регионах.

Другая версия — топонимическая. В донских и южнорусских говорах «колтук» означало залив, заводь или глухой лес. Человек, живший у такого залива или на опушке леса, легко получал прозвище Колтык. Фамилия Колтыкова могла закрепиться за переселенцами с Дона или из областей, где это слово было в ходу.

Третья версия — от глагола «колтыхать» (ходить вперевалку, прихрамывать) или «колтышить» (мотаться, болтаться без дела). В этом случае Колтыком называли хромого человека либо, с иронией, ленивого бродягу, который слонялся по округе. Такие прозвища по физическим особенностям или поведению — одни из самых древних в русской антропонимии.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Колтык- прибавили патронимический суффикс -ов, то есть «сын Колтыка». Форма Колтыкова — женский вариант, но в истории рода она фиксирует принадлежность к тому же корню. Суффикс -ов указывает, что фамилия сложилась в центральной или южной части России, где эта модель была преобладающей.

Все три версии не исключают друг друга: в разных ветвях рода прозвище могло возникнуть независимо от разных значений слова. Установить, какая версия верна для конкретной семьи, можно только по архивным записям — ревизским сказкам или писцовым книгам той местности, где фамилия впервые зафиксирована.