Фамилия Матмусае — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение сразу уводит нас за пределы славянского мира. Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от мусульманского имени, записанного через русскую графику. Основу составляет арабское имя Матмуса (или Матмуса), которое, в свою очередь, может восходить к сложносоставному теофорному имени с компонентом «Муса» (библейский Моисей в исламской традиции — пророк Муса). Первая часть «Мат-» — это, вероятно, искажённое или стяжённое «Мухаммад» (в значении «восхваляемый»), что даёт смысл «Мухаммад, подобный Мусе» или «раб Мусы». В тюркских и кавказских языках такие слияния имён при записи кириллицей — обычное дело.

Суффикс «-ев» (в исходной форме фамилии — Матмусаев) указывает на русскую модель патронимического образования: «чей?» — Матмусаев, то есть сын Матмусы. Однако написание без конечного «-в» (Матмусае) может быть результатом либо упрощения при паспортной записи, либо особенностью передачи фамилии в какой-то из тюркских республик бывшего СССР, где окончание могли отсечь по местной фонетике. Встречаются варианты Матмусаев и Матмусаев, но форма без «в» — самая редкая и, возможно, локальная.

Географически фамилия тяготеет к регионам с мусульманским населением: это могут быть татары, башкиры, народы Северного Кавказа (чеченцы, ингуши, кумыки) или представители народов Средней Азии, переселившиеся в центральную Россию. В дореволюционных метрических книгах такая фамилия почти не встречается — это позднее образование, закрепившееся в советское время, когда фамилии давали или записывали при получении паспортов.

Редкость фамилии не позволяет говорить о массовом сословном происхождении: носители могли быть крестьянами, ремесленниками или духовными лицами — в исламской среде фамилии по имени отца не указывали на социальный статус. Единственное, что можно утверждать наверняка: предок носителя носил имя Матмуса, что указывает на глубокую религиозную традицию в семье, где ребёнка нарекли в честь пророка.