Фамилия Мастилина — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве основной и встречается чаще мужской. Это сразу подсказывает, что перед нами, скорее всего, не вариант «Мастилин» с типичным матронимическим суффиксом, а фамилия, образованная по модели притяжательных прилагательных с суффиксом -ин. В русской ономастике суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — мамин, папин. Мастилина — «дочь или жена Мастилы».

Вся загадка упирается в основу — Мастила. Это некалендарное, мирское имя или прозвище. Самый прямой путь — к глаголу «масти́ть» (устар. «мазать», «натирать мазью») или существительному «масть». В старину «мастила» могли назвать человека, который занимался смазкой колёс, выделкой кож или работал с дёгтем — то есть ремесленника, постоянно имеющего дело с жирными, пачкающими веществами. Вторая, не менее правдоподобная версия — прозвище по масти лошадей: так могли прозвать конюха, знатока лошадей или человека, который сам был под стать какой-то особой масти (например, смуглый или рыжий). В говорах слово «мастила» могло относиться и к игроку в карты, который «мастит» — подбирает масть, но эта версия менее вероятна для крестьянской среды, где фамилии и складывались.

Суффикс -ил- в основе (Мастила) — типичный для древнерусских прозвищ, образованных от глаголов: Крутила, Бродила, Шумила. Он придаёт имени оттенок деятеля, склонного к действию. Поэтому Мастила — это не просто «тот, кто мажет», а «тот, кто постоянно мажет, пачкает», или «тот, кто разбирается в масти».

Фамилия Мастилина не входит в списки дворянских родов и не встречается в массовых переписях центральных губерний. Это, скорее всего, поздняя фамилия, закрепившаяся в крестьянской или мещанской среде на юге России или в Поволжье, где были распространены прозвища по ремеслу. Встречаются варианты написания с одной «л» (Мастина), но форма с «-ил-» более архаична и точнее передаёт исходное прозвище.