Фамилия Колымин — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а, скорее всего, прозвище, связанное с рекой. Самый очевидный и логичный корень — топоним Колыма. Однако здесь важно не попасть в ловушку: фамилия не могла возникнуть у коренных жителей этого сурового края в древности, так как русское освоение Колымы началось лишь в XVII веке. Значит, предок-носитель фамилии получил прозвище «Колыма» либо по месту, где долго жил или откуда пришёл (например, «ссыльнокаторжный с Колымы»), либо за некий «холодный» или «суровый» нрав — по ассоциации с прославленной сибирской рекой.

Словообразовательная модель типична для русского севера и востока: основа «Колым-» плюс притяжательный суффикс -ин, который указывает на принадлежность («чей?» — Колымин, то есть сын или потомок человека по прозвищу Колыма). В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще встречаются в центральной России, суффикс -ин характерен для северных и северо-восточных областей, что косвенно подтверждает сибирскую версию происхождения.

Менее вероятная, но не исключённая версия — от диалектного слова «колыма» в значении «повозка, телега» (от финно-угорского «колымага»). В этом случае прозвище мог получить извозчик, тележный мастер или просто неповоротливый, грузный человек. Однако против этой версии говорит то, что фамилии на -ин от названий предметов редки (обычно они образуются от имён или прозвищ людей), а устоявшаяся форма «Колыма» в русском языке прочно связана именно с рекой и регионом.

Встречается фамилия в основном на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке — там, где память о колымских ссылках и золотодобыче была частью семейной истории. Сословный состав носителей, скорее всего, был смешанным: от крестьян-переселенцев до потомков ссыльных поселенцев. Единого происхождения у всех Колыминых нет — это типичная «географическая» фамилия, которая возникала независимо в разных семьях, связанных с Колымой.