Фамилия Мачинаев — редкая и морфологически прозрачная. Её основа — прозвище или некалендарное имя Мачинай. В русской антропонимии суффикс -ай характерен для кратких форм крестильных имён (Михай, Андрей), но мог самостоятельно образовывать прозвища от глаголов или существительных. В случае с Мачинай наиболее вероятна связь с глаголом «мачить» — в диалектах (особенно южнорусских и поволжских) это означало «пачкать, марать, делать грязную работу». Соответственно, Мачинаем могли прозвать человека неопрятного, либо того, чья профессия была связана с грязью или сажей — например, печника, трубочиста, кожевника или гончара. Менее убедительна версия о происхождении от тюркского «мачин» (китайская ткань, шёлк) — суффикс -ай для русских фамилий от тюркских основ нетипичен, а фамилия не встречается в регионах с сильным татарским влиянием.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: к основе Мачинай добавили суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Таким образом, Мачинаев — «сын Мачина». Суффикс указывает на то, что фамилия сложилась в великорусской среде, скорее всего, не ранее XVI–XVII веков, когда такие патронимы стали закрепляться за крестьянскими и посадскими родами.

Географически Мачинаевы тяготеют к центральным и южным областям России. В дореволюционных метрических книгах фамилия изредка встречается в Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерниях. В советское время значительная часть носителей переселилась в города, поэтому сегодня Мачинаевых можно встретить по всей стране, но массовой фамилия не стала нигде.

Интересная деталь: в некоторых говорах «мачинай» могло быть не прозвищем, а ироничным обращением к человеку, который «мается» — то есть постоянно занят тяжёлой, изнурительной работой. Если это так, то фамилия Мачинаев изначально несла не столько бытовую характеристику, сколько социальный оттенок: предок был батраком или подёнщиком. В любом случае, перед нами типичная «ремесленная» или «характеристическая» фамилия, которая рассказывает о быте простого человека, а не о знатном происхождении.