Родился в семье госслужащего Александра Васильевича Коломенского и педагога Ксении Николаевны Коломенской в Краснодаре 12 июля 1920 года.
В 1931 году с семьей переехал в Москву. В 1938 году после окончания средней школы № 110 поступил на физический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, где учился до ноября 1941 года. Затем учился в Горьковском государственном университете на физико-математическом факультете, который окончил летом 1942 года.
После окончания университета добровольцем пошёл на фронт и до конца Великой Отечественной войны служил в рядах Советской Армии в пехотных частях на Воронежском, I-м, II-м, III-м Украинских фронтах. На фронте был трижды ранен, за выполнение боевых заданий награжден тремя орденами (орден Красной Звезды, Отечественной войны 1 и 2 степени) и восемью медалями. В 1944 году был принят в члены КПСС.
В июне 1946 года был демобилизован из Армии и направлен на кафедру «Строения вещества» физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова для переквалификации, которую проходил до апреля 1947 года. После окончания был направлен на работу в Физический институт им. П. Н. Лебедева АН ССР (ФИАН), где работал сначала младшим научным сотрудником, с 1951 года — старшим научным сотрудником, с 1959 года — заведующим сектором, а с 1968 года — заведующим лабораторией «Проблем новых ускорителей» (Лаборатория проблем новых ускорителей).
С 1949 года одновременно вел педагогическую работу на физическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова, с 1959 года — в качестве профессора, с 1961 года — в качестве заведующего кафедрой «Ядерных взаимодействий и ускорителей» (Кафедра ядерных взаимодействий и ускорителей).
Основной областью научных интересов профессора Коломенского являлись: физика и техника ускорителей, физика плазмы, электродинамика, генерация и физика пучков частиц и коротковолнового излучения, новые методы ускорения частиц мощных электронных и ионных пучков.
Профессор Коломенский известен как автор новых принципов ускорения частиц и фундаментальных работ по теории периодических магнитных систем, по теории микротрона, по динамике излучающих и взаимодействующих частиц. Принимал участие в разработке, проектировании, создании и запуске ряда ускорителей на высокую энергию, начиная с первого советского синхротрона, а также ряда мощных импульсных ускорителей прямого действия. Обнаруженные и исследованные им радиационные эффекты лежат в основе работы электронных синхротронов и накопителей в методе встречных пучков. По его идеям и под его руководством была создана крупная установка, в которой впервые удалось сочетать функции ускорителя и накопителя электронов. Также им предсказан и исследован ряд коллективных эффектов в области динамики заряженных пучков: эффект отрицательной массы, резистивная неустойчивость, авторезонанс волны и частицы.
Профессор Коломенский является автором более 248 публикаций, среди них свыше 200 научных работ, около 20 научных отчетов, опубликовано 4 монографии.
Основными публикациями являются: