Фамилия Кольтюкова — женская форма, а мужская, Кольтюков, образована по одной из самых распространённых в России моделей: через суффикс -ов от прозвища или имени Кольтюк. В центре внимания здесь не корень, а суффикс -юк, который сразу выдаёт географию и социальный слой. Этот суффикс типичен для западнорусских и украинских фамилий, особенно для территорий, входивших в Речь Посполитую: Белоруссия, Правобережная Украина, южные области Великого княжества Литовского. В русской ономастике суффикс -юк часто указывает на уменьшительную или уничижительную форму имени, а также на принадлежность к младшему поколению — «сын такого-то». Так что основа Кольтюк — это, скорее всего, не полное имя, а его бытовой, уличный вариант.

Корень «Кольт-» может восходить к нескольким источникам. Первый и самый прямой — имя Николай в его народной, сокращённой форме: Коля, Колька, а от неё — Кольтюк. В белорусском и украинском говорах имя Николай нередко звучало как Микола, но и форма Кольтюк (от Коля) встречается. В этом случае фамилия означает «сын Коли» или «маленький Коля». Вторая версия — отчество от прозвища Кольтюк, которое могло быть связано с диалектным словом «кольтюк» — так в некоторых говорах называли неуклюжего, неповоротливого человека, либо, наоборот, быстрого и юркого (сравните с «колтыхать» — ковылять, идти вразвалку). Прямых документальных подтверждений этому слову в литературном языке нет, но в народной речи такие прозвища были обычны.

Спор между версиями решается в пользу имени: фамилии от крестильных имён с суффиксом -юк — массовое явление, а прозвищная версия требует доказательств бытования самого слова. Правдоподобнее считать, что предок носителя фамилии был просто Николаем, которого в быту звали Кольтюком, а его дети стали Кольтюковыми. Сословно фамилия не несёт дворянских маркеров — суффикс -ов в сочетании с -юк характерен для крестьянского и мещанского населения западных губерний Российской империи, где фамилии фиксировались поздно, часто в XIX веке.

Интересная деталь: в написании фамилии возможна путаница с похожей фамилией Колтюкова (через «а»). В старых документах, особенно при переписях, гласные в безударном положении могли записываться на слух — отсюда варианты Кольтюков и Колтюков. Но именно форма с мягким знаком (Кольтюков) указывает на исходное имя Колька, где мягкость согласного сохранена. Если бы корень был от «колоть» или «колотушка», написание было бы твёрдым — Колтюков. Так что буква «ь» в фамилии — не случайность, а ключ к её происхождению.