Фамилия Матрошкина — женская форма, а её мужской вариант — Матрошкин. В основе лежит не имя Матрона, как может показаться на первый взгляд, а прозвище Матроска. В русских говорах «матроской» называли не моряка, а особый сорт ткани — полосатую или клетчатую материю, из которой шили простую одежду. Человек, носивший такую одежду или торговавший этим товаром, получал прозвище Матроска. Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: «чей?» — Матроскин сын, то есть потомок человека с таким прозвищем.

Вторая версия, менее вероятная, связывает фамилию с именем Матрёна. В бытовой речи имя сокращали до Матроша, а от него образовали Матрошкин. Но для такого варианта ожидалась бы форма «Матрёшкин» — через «ё», а не через «о». Твердое «о» в корне выдает именно прозвище от существительного, а не уменьшительное от имени.

Фамилия редкая и почти не встречается в старых дворянских родословных. Её носители — скорее всего, выходцы из крестьянской или мещанской среды центральной России. В XIX веке фамилия могла закрепиться за отставными матросами, но это позднее народное переосмысление: человека прозвали Матроскиным не за службу, а за сходство с «полосатым» — из-за одежды в полоску, которую ассоциировали с моряками.

Интересная деталь: фамилия Матрошкин (и Матрошкина) не имеет отношения к знаменитому коту из мультфильма. Персонаж Эдуарда Успенского — искусственная конструкция, а реальная фамилия уходит корнями в ткацкое ремесло или прозвища по одежде. В ономастических словарях, например у Б. Унбегауна, эта фамилия не фиксируется — значит, она локальная и бытовала в узком ареале, скорее всего, в Поволжье или на Русском Севере, где «матроской» называли домотканину.