Фамилия Матихин образована по продуктивной модели с суффиксом -ин, который в русской ономастике указывает на принадлежность: «чей?» — Матихин, то есть сын или потомок Матихи. Основа здесь не от полного христианского имени, а от разговорной, уменьшительно-обиходной формы. В основе лежит имя Матвей, которое в народной речи давало множество производных: Матя, Матюха, Матюша, а также Матиха — форма, где суффикс -их- характерен для северных и сибирских говоров. В таких регионах отчество или прозвище на -их/-ых часто становилось фамилией без дополнительного переоформления: Матихин могло означать «из семьи Матихи», то есть человека по имени Матвей.

Менее вероятно, но не исключено, что в основе лежит прозвище Матиха — от глагола «матить» или диалектного «мат» в значении «матерый, опытный, большой». Однако в подавляющем большинстве случаев русские фамилии на -ихин восходят к личным именам, а не к нарицательным словам. Сравните с фамилиями Митрохин, Потехин, Вавихин — все они от канонических имён в просторечной обработке.

Географически фамилия Матихин тяготеет к северо-востоку европейской России и Уралу. В переписных книгах XVII–XVIII веков она встречается в Вятской и Пермской губерниях, что косвенно подтверждает её «северное» происхождение через суффикс -их-. В центральных и южных регионах ту же основу чаще оформляли как Матвеев или Матюхин. Таким образом, Матихин — это фамилия, закрепившаяся в тех местах, где отчество на -их было нормой, и звучавшая для носителей как «сын Матихи», то есть сын Матвея.