Фамилия Матрешина — женская форма, мужская — Матрешин. В основе почти наверняка лежит не имя Матрёна, как можно подумать, а уменьшительная форма Матреша от имени Матвей. Разница в ударении и суффиксе: Матрёна дала бы вариант Матрёнин или Матрёшкин, а Матвей через цепочку Матвей — Матвеюшка — Матреша (с упрощением «вш» в «ш») даёт именно Матрешин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Матрешин, то есть сын Матреши.

Вторая версия, менее вероятная, но не исключённая в говорах: связь с диалектным словом «матрешить» — делать что-то неспешно, мешкать, или с «матрешка» в значении «кубышка», «полная женщина». Однако в ономастике такие прямые прозвищные мотивировки у фамилий на -ин встречаются реже, чем патронимы от канонических имён.

Географически фамилия редкая и не массовая. По данным переписей и телефонных справочников, Матрешины встречаются в основном в центральных областях России — в Тверской, Ярославской, Московской, а также на Урале, куда фамилия могла попасть с переселенцами. В старых писцовых книгах XVI–XVII веков фамилия не зафиксирована, что говорит о её позднем закреплении — скорее всего, в XVIII–XIX веках среди крестьян и мещан.

Однокоренные фамилии — Матвеев, Матюшин, Матюхин, Матвеичев — все восходят к тому же имени Матвей, но через разные уменьшительные формы. Матрешин стоит в этом ряду особняком: редкая ступень редукции, когда от полного имени остаётся только корень «Мат-» и суффикс «-еш-». Такая модель образования встречается и у других имён: Тимофей — Тимоша — Тимошин, но Матреша — случай более локальный, возможно, диалектный.

В современном контексте фамилия не имеет известных носителей в науке или искусстве, но её редкость делает её хорошим маркером для генеалогического поиска: если вы Матрешина, ваш род, скорее всего, компактно жил в одном-двух уездах, и по архивным записям можно проследить линию до середины XIX века.