Фамилия Мательская — женская форма фамилии Мательский, и её разумнее всего рассматривать в паре с мужским вариантом. Основа здесь — прозвище или нецерковное имя Матель. В русских говорах слово «матель» имело несколько значений, и ключевое из них — «мотыль», «мотылёк», то есть насекомое. Однако в ономастике прозвища от названий насекомых редки, и, скорее всего, корень глубже.

Более правдоподобная версия — связь с глаголом «мотать» или «матылять» (суетиться, сбиваться с пути). В этом случае Мателем могли прозвать человека непоседливого, суетливого или, наоборот, того, кто «мотал» (наматывал) нитки — прядильщика или ткача. В ремесленной среде такие прозвища были обычны: человека называли по действию, которое он постоянно совершал. Суффикс -ск- указывает на дворянское или шляхетское происхождение фамилии, либо на её польско-белорусские корни. В Речи Посполитой фамилии на -ский/-цкий давали по названию поместья или местечка. Если существовало селение Мателево или Матель (такие топонимы встречаются в Беларуси и на западе России), то Мательский — это «тот, кто родом из Мателя».

Версия с польским «matel» (матрос) маловероятна для массового прозвища в крестьянской среде, хотя полностью исключать её нельзя — на Балтике и в портовых городах такое прозвище могло закрепиться.

Таким образом, носитель фамилии Мательская, скорее всего, происходит из семьи, где предка звали Матель (прозвище по характеру или занятию), либо из рода, владевшего землёй в местечке с похожим названием. Географически фамилия тяготеет к западным областям России, Беларуси и восточной Польше. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, от одного родового гнезда.