Фамилия Колтыпин — редкий пример, где основа, скорее всего, связана не с именем или профессией, а с географическим объектом или прозвищем по месту жительства. В её основе лежит слово «колтыпин» или «колтыпа», которое сегодня почти не встречается в живом языке, но имеет чёткие следы в русской топонимике. В Тверской и Псковской областях есть несколько урочищ и малых речек с названием Колтыпино, а в новгородских говорах «колтыпой» могли называть небольшой, глухой залив или заводь. Если это так, то прозвище Колтыпа давали человеку, жившему у такого водоёма, или выходцу из одноимённой деревни.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Колтыпин буквально означает «сын Колтыпы» или «человек из рода Колтыпы». Модель образования типична для русских фамилий, но основа здесь неканоническая: в отличие от фамилий на -ов, которые чаще образуются от имён на твёрдый согласный, -ин прикрепляется к основам на -а/-я, и здесь это не уменьшительное имя (вроде Миша — Мишин), а именно прозвище.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «колтыпать» — ходить вразвалку, прихрамывать. В этом случае Колтыпа — прозвище человека с характерной походкой. Однако топонимическая гипотеза выглядит убедительнее: фамилия имеет отчётливый северо-западный след и встречается в основном среди потомков крестьян из бывших Новгородской и Псковской губерний. Дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не зафиксировано, что подтверждает её крестьянское или однодворческое происхождение.

В написании фамилия устойчива: вариантов вроде «Колтыпинн» или «Калтыпин» в исторических документах практически нет. Это говорит о том, что фамилия сложилась относительно поздно, уже после закрепления орфографических норм, и не прошла через путаницу диалектного произношения.