Фамилия Мастуров образована по самой распространённой в русском языке модели — от имени или прозвища с помощью патронимического суффикса -ов. Это значит, что предок носителя фамилии, скорее всего, был сыном человека по имени или прозвищу Мастур. Вопрос в том, что стоит за этим словом.

Наиболее вероятная версия связывает основу с тюркскими языками. В татарском, башкирском и других тюркских языках слово «мастур» или близкие к нему формы имеют значение «радостный», «весёлый», «довольный». Фамилия Мастуров могла возникнуть у крещёных татар или в среде народов Поволжья, где прозвища с таким корнем давали человеку с лёгким, жизнерадостным нравом. Эта версия подкрепляется географией: фамилия заметно чаще встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, чем в центральной России.

Менее вероятна, но не исключена связь с арабским словом «мастур» (مستور), которое означает «скрытый», «защищённый», «сокровенный». В мусульманской среде это слово могло использоваться как личное имя или прозвище с пожелательным смыслом — «тот, кто под защитой». Однако в русской антропонимике тюркское объяснение выглядит более прямым и естественным, поскольку фамилии на -ов от тюркских прозвищ — массовое явление.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: основа Мастур- + суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Мастуров сын). Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Масту́ров, что тоже типично для фамилий тюркского происхождения. Сословной привязки у фамилии нет: её могли получить и крестьяне, и служилые люди, и купцы — всё зависело от того, где и когда предок получил прозвище. В дореволюционных метрических книгах по Оренбургской губернии Мастуровы значатся и как государственные крестьяне, и как мещане.

Таким образом, Мастуров — фамилия с ясной, скорее всего, тюркской основой, которая говорит о характере предка: весёлый, радостный человек. Встречается в основном на Южном Урале и в Поволжье.