Фамилия Массалыгин — редкая и нестандартная по звучанию. Её основа, скорее всего, связана с тюркскими языками, что неудивительно для русского Поволжья и южных регионов. В основе лежит слово «масал» или «массал» — в тюркских наречиях это «сказка», «басня», «поговорка». Соответственно, прозвище Массалыга могли дать человеку, который любил рассказывать истории, балагурить или, наоборот, сочинять небылицы. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «сын Массалыги» или «из семьи Массалыги».

Модель образования фамилии проста: прозвище на -ыга (Массалыга) плюс притяжательный суффикс -ин. Формант -ыга в русских прозвищах встречается нечасто, но он характерен для южнорусских и украинских говоров, где придаёт слову фамильярный или шутливый оттенок (ср. «бедолага», «работяга»). То есть прозвище было не официальным, а бытовым, домашним — так могли звать соседи или родня.

Менее вероятна, но возможна версия от имени Массал (арабского происхождения, от «мас’аль» — «вопрос», «просьба»). В этом случае фамилия образована напрямую от имени без прозвищного посредника: Массал → Массалыгин. Однако для русского ономастикона такой прямой переход с суффиксом -ыгин нетипичен, поэтому версия с прозвищем выглядит убедительнее.

Фамилия не встречается в старых боярских или дворянских списках. Скорее всего, её носители — крестьяне или посадские люди, получившие фамилию после отмены крепостного права в середине XIX века. Географически Массалыгины чаще всего фиксируются в Самарской, Саратовской и Оренбургской областях — регионах, где издавна соседствовали русские и тюркские народы. Встречается фамилия и у казачества.

Ударение в фамилии, по аналогии с другими на -ыгин, падает на второй слог: Массалы́гин. В разговорной речи изредка смещается на последний, но это отклонение от нормы.