Фамилия Матмусаев — редкий случай, где фамилия, выглядящая по-русски, на самом деле образована от мусульманского имени. Её основа — составное мужское имя Матмуса, которое распространено у тюркских народов, в первую очередь у каракалпаков, казахов и ногайцев. Имя это арабского происхождения, его можно разобрать на две части: «Мат» (сокращение от «Магомет», то есть пророк Мухаммед) и «Муса» (библейский Моисей, в исламе также почитаемый пророк). Таким образом, Матмуса буквально означает «Мухаммед и Муса» или «Мухаммед-Муса» — двойное имя, подчёркивающее почтение к двум пророкам.

Русский суффикс -ев указывает на то, что фамилия оформлялась в русской канцелярской среде: «Матмусаев» — это «сын Матмусы» или «из рода Матмусы». Такая модель типична для фамилий, которые возникли у народов Северного Кавказа и Средней Азии в XIX–XX веках, когда при записи в метрики или воинские списки к местному имени добавляли русский патронимический суффикс.

Особенность фамилии в том, что она почти не встречается за пределами России и постсоветского пространства. По данным открытых источников, основная масса носителей сосредоточена в Карачаево-Черкесии, Ставропольском крае и в республиках Северного Кавказа. Это позволяет предположить, что предки современных Матмусаевых были ногайцами или каракалпаками, которые переселились в предгорья Кавказа в ходе миграций XVIII–XIX веков.

С точки зрения словообразования фамилия нетипична: суффикс -ев присоединён к основе, оканчивающейся на гласную, что редко для исконно русских фамилий (сравните: «Матвеев» от Матвей, а не «Матвеев» от «Матвея»). Это лишний раз подтверждает иноязычное происхождение корня. Если бы имя Матмуса склонялось как русское слово, фамилия могла бы звучать как «Матмусин», но выбор -ев говорит о том, что имя воспринималось как «твёрдая» основа.

В дореволюционных документах фамилия могла записываться по-разному: Матмусаев, Матмусаевъ, иногда с удвоением — Матмуссаев. В советское время написание унифицировалось. Сейчас это редкая фамилия, которая не имеет отношения ни к каким известным дворянским родам — её носители, скорее всего, потомки крестьян или скотоводов, получивших фамилию при паспортизации 1920–1930-х годов.