Фамилия Масталыгина — женская форма фамилии Масталыгин, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель образования типична для русского Севера и Поволжья: суффикс -ин (-ын) указывает на принадлежность по отцу или главе семьи. Если на юге и западе России преобладала модель на -ов/-ев, то на северо-востоке и в Сибири активно использовали -ин, даже если основа оканчивалась на согласный. В этом смысле Масталыгин — характерный пример «северной» фамилии, а не южнорусской.

Основа фамилии — прозвище или именование Масталыга. Что оно могло означать? Самый прямой путь — от диалектного глагола «мастачить» (умело делать, мастерить, ладить). В архангельских, вятских, пермских говорах «мастак» — искусник, ловкий человек, умелец. Соответственно, «масталыга» — усилительная или уничижительная форма того же корня: так могли назвать человека, который всё умеет делать руками, возможно, с оттенком суеты или хлопотливости. Сравните с фамилиями Мастаков, Мастепанов, Масталыгин стоит в том же ряду «ремесленных» прозвищ.

Есть и другая, менее очевидная версия. В некоторых говорах «масталыга» — это не человек, а предмет: так могли называть кость (бабку) для игры, либо вообще нечто прочное, сбитое. Но в ономастике принято исходить из антропонимической логики: прозвища от названий игр или предметов реже становились фамилиями, чем прозвища по личным качествам. Поэтому версия «умелец» выглядит предпочтительнее.

Географически фамилия Масталыгин (и Масталыгина) привязана к северным и центральным областям России — Вологодской, Кировской, Костромской, а также к Поволжью. Встречаемость невысокая, что типично для фамилий, образованных от диалектных, а не общерусских слов. Носители фамилии — потомки крестьян или ремесленников, и фамилия не несёт дворянского или купеческого оттенка: суффикс -ин в крестьянской среде был массовым.

С точки зрения словообразования интересно, что основа не усекается: от «масталыга» напрямую образовали «Масталыгин», без промежуточных суффиксов. Это говорит о том, что прозвище было употребительным и устойчивым. Если бы оно звучало как «Мастак», фамилия была бы Мастаков, но «Масталыга» — более разговорная, даже простонародная форма, что и закрепилось в фамилии.