Фамилия Мателин — редкий случай, когда основа неочевидна с первого взгляда. На слух она кажется то ли матросской, то ли связанной с материалом, но суффикс -ин указывает на притяжательную модель: «чей?» — Мателин, то есть «сын Матели» или «человек из семьи Матели». Вопрос в том, что стоит за этим именем или прозвищем Мателя.

Самая вероятная версия — диалектная форма имени Матвей. В русских говорах имя Матвей нередко сокращали до Матя или Мателя (с суффиксом -ел-, как в имени Потап — Потаня — Поталий). От Мателя с помощью патронимического суффикса -ин и получилась фамилия Мателин. Если так, то предок носителя фамилии был сыном человека по имени Мателя, то есть Матвея. Подобные переходы (Матвей → Мателя → Мателин) встречаются и у других фамилий: от Матюня — Матюнин, от Матяш — Матяшин.

Менее распространённая, но не исключённая версия — прозвище Мателя от глагола «мате́ть» (крепить, усиливаться) или от «матерый» (опытный, зрелый). В северных и сибирских говорах «мателый» означало «большой, сильный». Прозвище Мателя могли дать рослому или крепкому человеку. Однако в ономастике чаще фамилии образуются от имён, чем от прилагательных в такой форме, поэтому версия с Матвеем выглядит надёжнее.

Географически фамилия Мателин встречается редко и тяготеет к центральным и северо-западным областям России — там, где имя Матвей было особенно популярно, а диалектные формы вроде Мателя бытовали в крестьянской среде. В документах XIX века носители фамилии могли быть государственными крестьянами или мещанами, но сословная принадлежность для этой фамилии не зафиксирована в массовом порядке.

Особенность фамилии в том, что её легко спутать с однокоренной, но другой по происхождению фамилией Мателлин (с двойным «л»), которая могла возникнуть от итальянского корня. Мателин же — чисто русская модель, без иноязычных влияний. В написании встречаются варианты Мателин и Мателлин, но первый исторически преобладает.