Фамилия Косматова — женская форма, а её мужской вариант, Косматов, восходит к прозвищу Косматый. Основа здесь — просторечное слово «космы», то есть густые, небрежно торчащие или буйные кудри. Прозвище Косматый давали человеку с заметной, пышной шевелюрой, и такая черта внешности легко становилась главным отличительным признаком в быту.

У древних славян густые, ухоженные волосы символизировали силу, богатство и удачу, поэтому прозвище Косматый не было обидным — скорее, подчёркивало природное изобилие. Со временем это именование закрепилось как семейное: сына Косматого начинали звать Косматовым, а дочь — Косматовой. Фамилия хранит память о внешности предка, который жил несколько столетий назад.

По модели образования фамилия Косматова типична для центральной России: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?» — Косматова дочь или жена). Это одна из самых распространённых русских фамильных форм, поэтому географически Косматовы встречаются во многих регионах, но особенно часто — в областях бывшего Владимирского и Московского княжеств.

В отличие от фамилий, образованных от церковных имён (Иванов, Петров), Косматова — прозвищная, то есть её основа напрямую связана с живой народной речью, а не с календарём святых. Это делает её более «земной» и наглядной: предок носителя этой фамилии был, скорее всего, крестьянином или ремесленником, а не духовным лицом.

Стоит отметить, что в некоторых говорах «косматый» могло означать не только волосатого, но и лохматого зверя или даже человека в меховой одежде, но основная версия — именно о густых волосах. Фамилия Косматова — одна из тех, что за столетия не утратила прозрачного смысла: её и сейчас легко понять без словаря.