Фамилия Матаннанов — редкий случай, когда географическая привязка оказывается важнее разбора корня. Если отбросить суффикс, остается основа «Матаннан». В русском языке такое слово не встречается, зато оно хорошо известно на Кавказе. Матаннан — это вариант аварского имени Матана, которое восходит к арабскому «матана» — «укреплять, делать прочным». В Дагестане, особенно в аварских селах, имя Матана (или Матан) встречается, и от него по местной модели образовали фамилию: Матаннанов, то есть «сын Матаннана». Двойное «нн» в середине — результат того, что к основе на «н» добавили русский фамильный суффикс -ов, характерный для русификации нерусских фамилий в XIX–XX веках.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с тюркским словом «матан» — так в некоторых диалектах называли хлопковую ткань или грубую материю. В этом случае Матаннанов мог быть прозвищем торговца или ткача. Но здесь слабое место — двойное «н». В тюркских языках нет слова «матаннан», а наращивание суффикса -ан перед русским окончанием выглядит искусственно. Для аварской версии, напротив, двойное «н» естественно: имя Матана при присоединении суффикса принадлежности (Матан-ан) даёт именно такую форму.

Суффикс -ов указывает, что фамилия оформлялась уже в русской административной среде. Это типично для горцев Северного Кавказа, чьи фамилии при переписях и паспортизации записывали на русский лад. Носители Матаннановых — почти наверняка аварцы по происхождению, выходцы из горного Дагестана. В метрических книгах и советских паспортах фамилия могла фиксироваться с колебаниями: Матананов, Матаннанов, реже Матанов. Устойчивое написание с двумя «н» закрепилось, вероятно, в середине XX века.

С точки зрения словообразования фамилия необычна: она прошла тройную трансформацию — от арабского корня к аварскому имени, затем к отчеству на местный манер и, наконец, к русскому фамильному суффиксу. Это делает её ценным материалом для историка, изучающего механизмы адаптации нерусских имен в Российской империи.