Фамилия Матронкин образована по одной из самых распространённых в русском языке моделей: от женского имени через притяжательный суффикс -ин. В основе лежит имя Матрона (в народной форме Матрона, реже Матрёна). Суффикс -ин в данном случае указывает на принадлежность: «чей?» — Матронкин, то есть сын, внук или потомок женщины по имени Матрона. Мужская фамилия на -ин от женского имени — явление нередкое, если прозвище или отчество закрепилось за главой семьи по матери (в случае вдовства, ранней смерти отца или если мать была известной личностью в округе).

Имя Матрона пришло на Русь из латинского matrona — «почтенная замужняя женщина», «мать семейства». В просторечии оно часто трансформировалось в Матрёна, и от этой формы возникла фамилия Матрёнин. Матронкин же — более редкий вариант, сохранивший книжное или церковное звучание основы. В крестьянской среде до отмены крепостного права фамилии на -ин от женских имён встречались реже, чем от мужских, поэтому Матронкин может указывать на конкретную семейную историю: например, на то, что родоначальник был внебрачным сыном или воспитывался матерью-одиночкой.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным губерниям России, где имя Матрона было особенно популярно в XVII–XIX веках. Встречается она нечасто, что подтверждает её «штучный» характер: в отличие от массовых Матрёниных или Матвеевых, Матронкин не превратился в типовую фамилию целого региона. По сути, это отчество-прозвище, которое закрепилось за конкретным родом, а не за целым селом.

Если посмотреть на словообразовательную цепочку, то фамилия Матронкин стоит в одном ряду с такими редкими формами, как Марфин, Дарьин, Натальин. Все они — живые свидетельства того, что в русской ономастике женщина могла стать «родоначальницей» фамилии не реже, чем мужчина, просто такие случаи хуже сохранились в документах.