Фамилия Мадисоев — редкая и сложная для однозначной этимологии. Сразу заметна нестандартная для русских фамилий основа. Суффикс -ев указывает на принадлежность («чей сын?»), но корень «Мадисой» не похож ни на славянское имя, ни на прозвище от профессии. Здесь почти наверняка работают иноязычные влияния, скорее всего — тюркские или кавказские.

Самая вероятная версия: фамилия образована от имени Мадисой или Мадис. В осетинской традиции существует мужское имя Мади (усеченная форма от Мадин — «магнит» или «притягательный»), а суффикс -сой мог быть фамильным или родовым формантом у осетин-дигорцев. В таком случае Мадисоев — это русифицированная форма осетинской фамилии, где к основе добавили русский патронимический суффикс -ев. В пользу этой гипотезы говорит и география: фамилия встречается в Северной Осетии и среди осетинской диаспоры.

Вторая, менее вероятная версия — тюркская. В татарском и башкирском языках есть слово «мадис» (арабского происхождения, от «мадад» — помощь, подмога). Если так, то прозвище Мадис мог получить человек, известный своей поддержкой или щедростью. Но суффикс -ой в таком корне для тюркских языков нехарактерен, и форма «Мадисой» выглядит искусственной.

Важно отметить, что фамилия не входит в списки русских дворянских родов и не фиксируется в старых московских или новгородских писцовых книгах. Это говорит о её позднем закреплении — скорее всего, в XIX веке, когда на Кавказе и в Поволжье массово записывали фамилии местным жителям по имени отца. Тогда «Мадисой» превратилось в «Мадисоев» по образцу русских фамилий на -ев.

Однокоренных фамилий в русской среде практически нет. Встречаются Мадисовы, Мадисян (армянская форма) и Мадиев, но все они ведут к одному корню — личному имени Мади. Таким образом, Мадисоев — это фамилия-маркер: она почти наверняка указывает на осетинское или, реже, тюркское происхождение предка, который носил имя или прозвище Мадисой.