Фамилия Матреева — довольно редкая, и её разбор требует внимания к деталям. В основе, скорее всего, лежит женское имя Матрёна, которое в русском языке стало нарицательным для крепкой, хозяйственной женщины. Однако здесь есть важный нюанс: фамилия образована не через патронимический суффикс -ин (как было бы «Матре́нин» от Матрёны), а через суффикс -ев, что указывает на другую модель.

Суффикс -ев обычно присоединяется к основам на мягкий согласный или на -й. В случае с Матреевой основа могла быть не от полного имени, а от прозвища или уменьшительной формы. Например, от «Матре́й» — так в некоторых говорах могли называть мужчину, который был «под каблуком» у жены или отличался мягким, уступчивым характером, по аналогии с образом Матрёны. Либо же это форма от имени Матвей (через народное «Матрей»), но тогда фамилия должна была бы звучать как Матвеев. Разница в написании — Матреев вместо Матвеев — может быть диалектной чертой или ошибкой писаря, но для фамилии это уже самостоятельный вариант.

Географически фамилия может быть связана с северными или центральными губерниями России, где диалектные формы имён были устойчивее. Встречается она и в среде старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные варианты произношения. В любом случае, предок носителя фамилии был, вероятно, человеком с прозвищем, отражающим либо его связь с женщиной по имени Матрёна (например, муж Матрёны), либо его собственное качество, которое в народе связывали с этим именем.