Фамилия Колыбалов образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность: «чей?» — сын Колыбала. В основе лежит прозвище или неканоническое имя Колыбал. В русской ономастике это слово связывают с глаголом «колыбать» — качать, колебать, колыхать. В диалектах, особенно северных и сибирских, «колыбать» означало «качать, баюкать», отсюда «колыбель» и «колыбаль» — тот, кто качает, нянька. Прозвище Колыбал могли дать человеку с плавной, «качающейся» походкой, либо тому, кто занимался качанием люльки, нянчил детей. Встречается и другое значение: в некоторых говорах «колыбала» — непоседа, человек, который «колыбается» — суетится, ходит из стороны в сторону.

География фамилии указывает на её преимущественное бытование в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Тамбовской и Рязанской областях. Там слово «колыбать» фиксируется в значении «качать, колебать» в памятниках XVII–XVIII веков. Сравните с однокоренными фамилиями Колыбанов, Колыбин, Колычев — все они восходят к той же основе, но с разными суффиксами. Колыбалов выделяется именно формой на -ал, которая в русских прозвищах часто передавала деятеля по действию: не просто «качающий», а «тот, кто качает постоянно, профессионально». Поэтому вероятно, что первый носитель фамилии был не просто обладателем манеры движения, а человеком, чьё занятие было связано с качанием — например, нянькой, работником на сенокосе (качание косы) или даже мельником (качание жернова).

Спорных версий у фамилии немного. Иногда её ошибочно сближают с тюркским «колыбай» (от «кол» — раб, слуга), но это натяжка: суффикс -ов в русском языке нехарактерен для прямого заимствования тюркских прозвищ без адаптации на -а. Гораздо убедительнее славянская основа с прозрачной внутренней формой. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» модель с суффиксом -ал и последующим -ов рассматривается как типичная для прозвищ от глагольных форм (ср. Болталов, Качалов, Шаталов). Колыбалов — ровно тот же случай, только с менее распространённым корнем.

Таким образом, фамилия Колыбалов — это отчество от прозвища, которое описывало либо манеру поведения, либо род занятий предка. Вне зависимости от того, был он нянькой, непоседой или человеком с характерной походкой, фамилия сохранила живую связь с русским диалектным словом.