Фамилия Махсои — редкая и нестандартная для русского уха. Её происхождение, скорее всего, не славянское, а иранское или тюркское, что сразу выделяет её из ряда типичных русских фамилий на -ов, -ин или -ский. Основу здесь составляет имя или прозвище Махсо, а финальный элемент -и указывает на принадлежность или происхождение — по модели, распространённой в персидском, таджикском и некоторых тюркских языках (сравните с грузинскими фамилиями на -и, но здесь иная языковая среда).

Само слово «Махсо» может восходить к персидскому «мах» — «луна». В таком случае Махсо — это «лунный», «подобный луне», что в восточной поэтике было распространённым комплиментарным прозвищем для человека с красивым лицом или светлым характером. Возможна и другая версия: Махсо — это вариант имени Махсуд (араб. «желанный», «цель»), которое через местные диалекты могло сократиться до Махсо. Фамилия на -и в этом регионе часто означала «сын такого-то» или «выходец оттуда-то», так что Махсои — это «потомок Махсо».

Географически фамилия тяготеет к Средней Азии, прежде всего к Таджикистану и Узбекистану, а также к ираноязычным общинам. В русской среде она могла появиться через миграцию или браки, но остаётся крайне локальной. По социальному статусу предки Махсои могли быть ремесленниками, торговцами или крестьянами — фамилия не указывает на дворянство или духовное звание, а лишь фиксирует личное имя или прозвище.

С точки зрения словообразования в русском языке фамилия не склоняется по падежам как типичная русская, что тоже выдаёт её иноязычное происхождение. Если искать аналоги, то это ряд фамилий вроде Рахмони, Карими — все они построены по той же модели «основа + -и». Уникальность Махсои в том, что она почти не встречается в исторических документах Российской империи, что говорит о её позднем появлении в русском контексте — вероятно, в XX веке.