Фамилия Колтырина — женская форма от мужской Колтырин, и её происхождение напрямую связано с прозвищем, которое давали человеку с яркой, возможно, не самой лестной чертой. Основа фамилии — слово «колтырь». В русских говорах так называли человека, который «колтыряет», то есть ходит вразвалку, переваливается с ноги на ногу, прихрамывает или просто неуклюж. В некоторых диалектах «колтырь» — это ещё и задира, смутьян, человек, который любит «колтырить» — затевать ссоры, мутить воду.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Колтырин — это сын Колтыря, то есть ребёнок или потомок человека с таким прозвищем. Модель образования типична для северных и центральных регионов России, где фамилии на -ин столь же распространены, как на -ов.

Интересно, что у фамилии есть и более редкая, «вещная» версия. В архангельских говорах «колтырь» — это узел, свёрток, связка. В этом случае прозвище мог получить тот, кто постоянно носил с собой какой-то узел, мешок, либо, в переносном смысле, человек, который «свёрнут» в себе, замкнут. Правдоподобнее, однако, первая, «двигательная» версия: прозвища по походке давали часто и охотно, и след от них остался в десятках русских фамилий (вроде Хромов, Косолапов, Шатунов).

Фамилия редкая, не входит в списки самых частых, но встречается в Поволжье и на Урале — регионах, куда активно переселялись крестьяне из северных губерний. В дореволюционных метрических книгах носители фамилии фиксировались в основном как крестьяне и мещане, то есть люди податных сословий. Дворянских родов с такой фамилией не известно — она изначально народная, «прозвищная», без претензий на герб.