Фамилия Матренинских — яркий пример северорусской модели фамилий на -их/-ых, которая указывает на принадлежность к целому роду или дому. В отличие от центральной России, где преобладали фамилии на -ов/-ев, на Русском Севере и в некоторых районах Урала и Сибири было принято называть семью через форму родительного или предложного падежа множественного числа: «ты из чьих? — из Матрёниных», то есть из семьи, где главой или родоначальником была Матрёна. Со временем форма застыла, и «Матрёниных» превратилось в фамилию Матренинских, где конечное -ск- — это более поздняя, часто книжная или канцелярская переделка, встречающаяся у переселенцев или при оформлении документов в XIX веке.

Основа фамилии — женское имя Матрёна (каноническая форма Матрона, от латинского matrona — «знатная женщина», «мать семейства»). Имя было очень распространено в крестьянской среде, особенно в XVIII–XIX веках, поэтому фамилия Матренинских не указывает на конкретное занятие предка, а скорее говорит о том, что родоначальницей или старшей в доме была женщина по имени Матрёна. В патриархальной деревне такое могло случиться, если она была вдовой, державшей хозяйство, или уважаемой матерью большого семейства.

Стоит отличать фамилию Матренинских от похожих, но образованных иначе: Матрёнин (типичная «притяжательная» фамилия, отвечающая на вопрос «чей?» — сын Матрёны) и Матрёнов (редкая форма от мужского варианта имени Матрён, почти не встречавшегося). Суффикс -ск- в варианте Матренинских добавляет оттенок собирательности и «земельной» принадлежности: так могли записать целую династию из одной деревни или починка, чтобы отличить от однофамильцев из соседней волости.

Географически фамилия тяготеет к Вологодской, Архангельской, Кировской областям и Пермскому краю — именно там фамилии на -их/-ых держались дольше всего и не вытеснялись стандартными формами. Сословно предки Матренинских — почти наверняка государственные или черносошные крестьяне, реже — однодворцы южных уездов, куда северная модель могла быть принесена переселенцами.

Споров о происхождении фамилии нет: имя Матрёна даёт однозначную и прозрачную этимологию. Единственный нюанс — написание: в старых метриках можно встретить варианты «Матренинскихъ», «Матрениных», а иногда и ошибочное «Матрёнинских» с буквой «ё», хотя в основе всё равно лежит имя Матрёна, а не гипотетический топоним.