Фамилия Матроновский — одна из тех, что сразу выдают своё книжное, а не народное происхождение. В отличие от крестьянских фамилий на -ов или -ин, которые образовывались от прозвищ и имён напрямую, форма на -ский указывает на более позднее, часто искусственное происхождение, характерное для духовенства.

В основе фамилии лежит мужское имя Матрон. Это редкая, почти забытая сегодня форма от женского имени Матрона (от латинского «матрона» — почтенная замужняя женщина, госпожа). В православной традиции имя Матрона было женским, но в народе существовал и мужской вариант Матрон, который давали в честь святых, например, преподобного Матрона Константинопольского. Фамилия образована по типичной семинарской модели: к основе Матрон- добавили сначала притяжательный суффикс -ов- (Матронов), а затем переоформили в «благородный» -ский, что придавало фамилии звучность и книжный оттенок.

Наиболее вероятно, что носителем исходного прозвища или имени Матрон был либо крестьянин, которого так звали в миру, либо, что чаще, священник. В среде духовенства в XVIII–XIX веках практиковалось менять «простые» фамилии на «красивые» с окончанием -ский. Священник Матронов мог стать Матроновским при переходе в новую епархию или при записи в семинарии. Географически фамилия редкая и привязана в основном к центральным и южным губерниям России, где были сильны традиции церковных фамилий.

Можно встретить и менее вероятную версию — от географического названия. Если бы существовало село Матроново (или Матроны), то фамилия Матроновский могла бы означать «выходец оттуда». Но топонимов с таким корнем в русском языке почти не зафиксировано, поэтому версия с именем и семинарским происхождением остаётся основной.