Фамилия Мастрюков напрямую связана с известным персонажем русского фольклора XVI века. В основе фамилии лежит прозвище Мастрюк, которое в устном народном творчестве закрепилось как шутливое именование шурина Ивана Грозного. Историческая канва такова: в 1561 году царь женился на дочери кабардинского (черкесского) князя Марии Темрюковне. Исследователи полагают, что в фольклорном образе Мастрюка выведен брат Марии — Михаил, живший в Москве и подвергавшийся постоянным насмешкам со стороны царя; он был казнен в 1571 году.

Прозвище Мастрюк, таким образом, имело конкретный исторический подтекст, но в народной среде оно закрепилось за человеком как наиболее употребительное именование, часто с оттенком насмешки или иронии. Со временем это прозвище легло в основу фамилии Мастрюков, которую получил потомок человека, носившего такое именование.

Словообразовательная модель здесь простая и типичная для русских фамилий: к основе Мастрюк добавился патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность к отцу. Такой способ образования характерен для большинства русских фамилий, сформировавшихся в XV–XVII веках. Менее распространенный вариант написания — Мастрюков с ударением на втором слоге, что не меняет сути происхождения.

Стоит отметить, что, хотя фамилия и восходит к фольклорному персонажу, это не означает, что все Мастрюковы — потомки княжеского рода. Прозвище Мастрюк могло быть дано любому человеку за сходство с известным шутовским образом или просто как насмешливое именование. В этом смысле фамилия Мастрюков — яркий пример того, как историческая личность и народное творчество влияют на формирование русского ономастикона.