Фамилия Мастинина — редкая и неочевидная по корню. Она образована по продуктивной модели с суффиксом -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность: «чей?» — «Мастинин», то есть сын или потомок человека, которого звали Мастина. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Масти́нина.

Самая прямая и правдоподобная версия связывает основу с нецерковным именем или прозвищем Мастина. В русских говорах слово «мастина» могло означать «масть», «окрас шерсти» у животных. Прозвище Мастина могли дать человеку с приметной внешностью: смуглому, темноволосому, либо, наоборот, седому или рыжему — то есть с яркой «мастью». В старину так называли не только лошадей, но и людей, подмечая сходство с мастью животного. В словаре древнерусских личных имён встречаются прозвища от слова «масть», хотя форма Мастина фиксируется редко.

Менее вероятна, но возможна связь с глаголом «мастить» (мазать, натирать мазью) или с профессией мастера по выделке кож, который работал с жиром и мазями. Однако для ремесленной фамилии логичнее было бы окончание -ов (Мастинов), а не -ин. Суффикс -ин чаще цепляется к основам на -а, -я, то есть к личным именам и прозвищам.

Географически фамилия Мастинина встречается в основном в центральных и северных областях России, изредка — в Поволжье. Это говорит о её исконно русском, крестьянском происхождении. В дворянских родословных книгах она не числится. Скорее всего, предок носителя фамилии был крестьянином или посадским человеком, получившим уличное прозвище Мастина, которое затем закрепилось за его потомками.

Сравните с однокоренными фамилиями: Мастин, Мастинов, Мастюгин, Мастюков. У всех них основа вращается вокруг «масти» — цвета, внешнего признака. Фамилия Мастинина стоит в этом ряду особняком именно благодаря женской форме на -а в основе, что делает её похожей на отчество от уменьшительного имени.