Фамилия Матьи — редкий случай в русском ономастиконе. Она образована не от полной формы имени, а от краткой основы, что сразу выделяет её среди фамилий на -ов и -ин. Основа здесь — Мать-, которая восходит к крестильному имени Матфей (в просторечии — Матвей). Полная форма имени дала бы фамилию Матвеев; усечение корня до Мать- и добавление фамильного суффикса -и — приём, встречающийся у фамилий, которые закрепились в устной речи, а не в документах.

Суффикс -и в данном случае — не окончание родительного падежа, а показатель принадлежности, как в фамилиях типа Бородин или Голицын. Но если в фамилиях на -ин суффикс присоединяется к основе на -а, то здесь он стоит после мягкого согласного (ть). Такая модель редка; её можно сравнить с фамилиями Пути (от Путь) или, условно, Гости (от Гость). Однако фамилия Матьи, скорее всего, не от нарицательного существительного, а от личного имени.

По происхождению фамилия Матьи могла закрепиться в двух случаях. Первый — как прозвище или отчество в форме краткого притяжательного прилагательного: «чей? — Матьин сын», но со временем окончание -ин редуцировалось до -и. Второй — как фонетическое изменение: в некоторых говорах, особенно в северных и сибирских, конечное -ий в фамилиях типа Матвей могло перейти в -и, и фамилия Матьи — это вариант написания фамилии Матвей. Подтвердить это можно тем, что в метрических книгах XIX века встречаются записи «Матвей» и «Матвеев», а «Матьи» — возможная запись на слух, когда писарь фиксировал произношение.

С географической точки зрения фамилия Матьи — редкая и локальная. В дореволюционных переписях она почти не встречается; сегодня носители сосредоточены в основном в центральных и северо-западных регионах России, что косвенно указывает на её возможное происхождение из новгородских или псковских земель, где были сильны традиции сокращённых форм имён. Родственных фамилий — Матько, Матькин, Матюхин — значительно больше, и все они образованы от тех же корней, но по другим моделям.

Итог: фамилия Матьи — это не искажение и не ошибка, а архаичная форма отчества от имени Матфей, застывшая в устной традиции. Она свидетельствует о том, что предок носителя был известен в своей среде просто как Матья — сокращение от Матвей, а фамилия закрепилась в том виде, в каком её произносили соседи и писарь.