Фамилия Мастыев — редкая и с неочевидной на первый взгляд основой. Если отбросить стандартный патронимический суффикс -ев (указывающий на происхождение от отца по имени или прозвищу), остаётся корень «Маст-». В русской ономастике он сразу отсылает к двум возможным источникам: тюркскому или диалектному русскому.

Наиболее вероятна тюркская версия. Основа «масты» или «маста» в ряде тюркских языков (татарском, башкирском, казахском) означает «масло», «жир», а в переносном смысле — «упитанный», «сытый», «богатый». Прозвище Мастый могли дать человеку зажиточному, тучному или, напротив, как шутливое именование тощего — по принципу антифразиса. Суффикс -ев вместо более ожидаемого тюркского -ов (Мастов) указывает на возможную адаптацию фамилии в среде, где -ев был продуктивнее, например, у крещёных татар или в южнорусских говорах.

Вторая версия — русская диалектная. В некоторых говорах (особенно рязанских и тамбовских) «мастый» означало «маслянистый», «лоснящийся», а также «ловкий», «искусный» в деле (от общеславянского «масть» — качество, сорт). Тогда прозвище Мастый закреплялось за мастеровитым человеком, умельцем. В пользу этой версии говорит то, что фамилия встречается в документах по Тамбовской и Пензенской губерниям — регионах, где смешивались русские и тюркские говоры.

География фамилии узкая. По данным переписей XIX — начала XX века, Мастыевы фиксировались преимущественно в юго-восточных уездах Европейской России, особенно в Моршанском и Кирсановском уездах Тамбовской губернии. Это указывает на локальное происхождение: либо от одного родоначальника, либо от нескольких односельчан с одинаковым прозвищем.

В отличие от распространённых фамилий на -ов, форма Мастыев сохранила редкий суффиксальный вариант. Если бы прозвище звучало как Маст, фамилия была бы Мастов. А наличие -ые- говорит о том, что исходное имя или прозвище было полным — Мастый. Такая модель (основа на -ый + -ев) характерна для прозвищных фамилий, где прилагательное перешло в разряд личных имён без дополнительных суффиксов.

Известных носителей с этой фамилией в истории не зафиксировано — она осталась в разряде крестьянских и мещанских, не попав в дворянские родословные книги.